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氧化铝碳热还原氮化的机理研究

发布时间:2018-02-27 14:23

  本文关键词: 含铝气体 Al_2O_3 AlN 机理 出处:《昆明理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:AlN陶瓷在力学、电学等方面具有突出的优异性能,因此在基体材料、陶瓷、光学等领域有广泛的应用。AlN主要由Al2O3碳热还原法制备,Al2O3的碳热还原氮化有两个阶段:碳热还原阶段和氮化阶段。由于研究者对氧化铝碳热还原的机理认识有分歧,所以Al2O3碳热还原法制备AlN的机理认识也存在分歧。本文通过实验和热力学计算对Al2O3的碳热还原氮化机理进行了研究。实验主要进行了Al2O3的碳热还原氮化实验、Al2O3碳热还原产物的分解与氮化实验、CO对Al2O3碳热还原过程影响的实验。Al2O3的碳热还原氮化实验从氮气压力、氮气流速、反应时间和反应温度四个方面进行了研究,根据热力学计算和实验结果,说明Al2O3和C在加热过程中会生成含铝气体,含铝气体与N2反应生成AlN。Al2O3碳热还原产物物相为Al4O4C、Al4C3、Al2O3和C,其氮化实验从氮气压力、氮气流速、反应时间和反应温度进行研究。同时对Al2O3碳热的还原产物进行了分解实验。根据热力学计算和实验结果,说明Al4O4C、Al4C3加热时可以产生含铝气体,含铝气体与N2反应生成AlN,与 CO 生成 Al4O4C、Al4C3、Al2O3、C。实验探究了 CO对Al2O3碳热还原氮化的影响,结果表明CO分压大,抑制Al2O3分解,通过CO进行还原Al2O3的可能性较小。实验探究了 Al2O3未直接与C接触的氮化实验,结果表明Al2O3可能分解为Al2O、AlO、Al和O2,真空炉中的碳质元件可以和02反应生成CO,Al2O、AlO、Al 和 CO 生成 Al4O4C、Al4C3、Al2O3、C,和N2 生成 AlN。因此 Al2O3 碳热还原产生含铝气体机理应该为Al2O3分解机理。
[Abstract]:AlN ceramic has excellent performance in mechanical, electrical and other aspects of the outstanding, therefore in the matrix material, ceramic, optical and other fields have a wide range of.AlN applications by carbothermal reduction of Al2O3 prepared by carbothermal reduction and nitridation, Al2O3 has two stages: the stage and the stage of nitride carbothermal reduction. The mechanism for the reduction of the researchers carbothermic alumina understanding differences, so the understanding of the mechanism of carbothermal reduction of Al2O3 prepared by AlN. There are also differences between experiments and thermodynamic calculations of Al2O3 carbon thermal reduction and nitridation mechanism was studied. The experiment of carbon thermal Al2O3 also nitridation experiment, decomposition product and experimental nitride carbothermal reduction of Al2O3 from the experiment, nitride nitrogen pressure, flow rate of nitrogen carbon thermal reduction process of CO experiment of.Al2O3 effect on Al2O3 carbon thermal reduction, the four aspects of reaction time and reaction temperature were studied. According to the thermodynamic calculation and experiment The result shows, Al2O3 and C will generate aluminum containing gas in the heating process, aluminum containing gas and N2 reaction of carbothermal reduction of AlN.Al2O3 phase of the product is Al4O4C, Al4C3, Al2O3 and C, the nitride experiment from the nitrogen pressure, nitrogen flow rate, reaction time and reaction temperature were investigated. At the same time, the carbon thermal reduction product Al2O3 the decomposition experiment. According to the thermodynamic calculation and experimental results show that Al4O4C, Al4C3, heating can produce aluminum containing gas, gas and N2 reaction of AlN and CO, Al4C3, Al2O3, Al4O4C generation, C. experiments to explore the effect of CO on Al2O3 carbothermal nitridation. The results showed that the partial pressure of CO, inhibit the degradation of Al2O3 and the possibility of smaller reduction of Al2O3 by CO. The Al2O3 experiment nitride direct contact with the C, the results show that Al2O3 can be decomposed into Al2O, AlO, Al and O2, carbon elements in the vacuum stove with 02 reaction CO, Al2 O, AlO, Al, and CO generate Al4O4C, Al4C3, Al2O3, C, and N2 to generate AlN. so that the mechanism of producing Al containing gases by the Al2O3 carbothermal reduction should be the mechanism of the Al2O3 decomposition.

【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ174.1

【参考文献】

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4 占s櫨,

本文编号:1543040


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