ZrB2和SiC在高溫低氧壓下氧化的原位研究.pdf

1、超高溫陶瓷材料，因其具有高熔點(diǎn)(＞3000℃)、高導(dǎo)熱率、良好的抗氧化性、抗熱震性和中等的熱膨脹系數(shù)等性質(zhì)，是現(xiàn)被廣泛應(yīng)用的超高溫材料。超高溫陶瓷多為非氧化物陶瓷如碳化物、硼化物等，在高溫氧化性氣氛中不可避免地會發(fā)生氧化，導(dǎo)致其性能的下降，甚至失效。
　　本文在對超高溫陶瓷氧化研究充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，使用環(huán)境透射電子顯微鏡，在原子尺度上原位觀察二硼化鋯、碳化硅等超高溫陶瓷的氧化過程，對其在高溫低氧壓下的氧化機(jī)理進(jìn)行了研究。
　

2、　論文研究了納米二硼化鋯在1500℃，5×10-2 Pa氧壓條件下的氧化行為。研究發(fā)現(xiàn)，二硼化鋯微粒氧化分解為氧化鋯和氧化硼。氧化鋯納米粒子在二硼化鋯顆粒表面生成＜1nm的顆粒，數(shù)量隨著時(shí)間持續(xù)而增加。隨著氧化鋯顆粒長大、合并，最后成為一個(gè)顆粒。氧化硼因高溫沒有形成包裹在二硼化鋯表面的液態(tài)玻璃相，而是直接從表面揮發(fā)。
　　利用原位和離位方法研究了微米二硼化鋯的氧化行為。研究表明隨著溫度升高，生成的氧化鋯納米粒子直徑增大，形核密度減

3、小。選擇合適的氧分壓(比如6 Pa)，在較低的溫度(1070℃)下則在二硼化鋯表面生成致密的氧化鋯膜。
　　對立方碳化硅(111)晶面的氧化行為研究表明:在1000-1300℃，～5×10-2Pa氧壓條件下，碳化硅(111)晶面發(fā)生氧化反應(yīng)。氧化分解速率遵循線性規(guī)律，根據(jù)阿累尼烏斯方程計(jì)算氧化反應(yīng)激活能為0.353±0.002 eV。SiOx膜厚度受SiC氧化速率，SiOx的分解與揮發(fā)及電子束輻照損傷的影響。觀察到3C-SiC氧化