自蔓延高温合成铝酸钙粉体的机理研究

发布时间：2017-11-18 16:04

  本文关键词：自蔓延高温合成铝酸钙粉体的机理研究

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【摘要】：本论文以Al_2O_3、MO_2、Al和CaCO_3为原料,利用自蔓延高温合成法制备铝酸钙粉体。通过热力学计算,分析了反应的绝热温度,反应自由能及初始条件对合成铝酸钙粉体的影响。在热力学计算的基础上,讨论了MO_2-Al-CaCO_3-Al_2O_3体系各个反应发生的可能性;用燃烧波淬熄法(CFQ)对自蔓延高温合成铝酸钙的形成机理进行了研究,在一个被淬熄的试样中保留着有关反应过程中相转变和显微组织转变的所有信息;采用X射线衍射(XRD)对合成产物进行物相组成分析;利用差示扫描量热分析-热重分析(DSC-TG)测量了MO_2-Al-CaCO_3-Al_2O_3体系在反应过程中的热效应;采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察了燃烧合成产物和q 熄试样的微观组织结构,并用能谱仪(EDS)对微区成分进行分析。分析结果表明,铝酸钙粉体的自蔓延高温合成的反应过程可以用固相扩散机制来描述。可以得到SHS合成反应始于MO_2分解释放的氧气和熔化的Al进行氧化反应生成Al_2O_3,CaCO_3发生热分解生成CaO,随着反应温度的升高,通过钙离子的扩散作用,CaO与Al_2O_3反应优先生成中间相C12A7,随着反应的进行,生成的C12A7先后转化为CA2和CA,随着温度的升高,CA2也会转化为CA;最后,自蔓延高温合成产物由CA2和CA组成。另外,原料配比对燃烧合成产物的物相组成具有重要的影响,结果表明:MO_2-Al-CaCO_3-Al_2O_3体系,自蔓延高温合成的产物主要为CA2和CA,以及少量的C12A7和Al。而MO_2-Al-Al_2O_3体系的燃烧合成产物中无Al的存在,当MO_2、Al_2O_3和Al的配比中随A1_2O_3含量增加时,燃烧合成产物为CA和CA2,以及少量的C12A7。再者,当Al_2O_3/(Al_2O_3+CaO)(mole)为0.55时,即MO_2、Al_2O_3和Al的配比为37.50:53.13:9.38(质量比)时,燃烧合成产物只有CA和CA2。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32
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本文编号：1200329