外加剂对燃烧合成AlB2-Al2O3复合粉体的影响

摘要

以金属Al粉、B2O3粉为原料，以La、S、Mg为添加剂，NaCl、KCl、KBF4及NaCl-KCl、NaCl-KCl-KBF4为熔盐，采用燃烧合成方法制备AlB2-Al2O3复合粉体。用温度-时间记录仪测定了反应的燃烧温度，并计算了燃烧波速度；用X射线衍射(XRD)表征合成产物的物相组成；用差示扫描量热-热重(DSC-TGA)研究了原料混合粉在加热过程中的反应过程；用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱(EDS)研究合成产物的显微形貌，探究了外加剂种类及不同添加量对燃烧合成AlB2-Al2O3复合粉体物相组成的影响。 结果表明，Mg相较于La、S更适合作为制备AlB2-Al2O3复合粉体的添加剂；Al-B2O3-Mg体系燃烧温度为1953K，燃烧波速度随Mg加入量的增加而提高，铝热反应引燃温度为909℃，高于Al-B2O3体系的858℃，产物物相为Al2O3、Al、AlB2及MgAl2O4固溶体，随着Mg添加量的增加，MgAl2O4固溶体随之增加，Al2O3含量降低，AlB2含量则先增加后减少，在添加6wt.%Mg时AlB2含量达到最高值，扫描结果显示Al2O3为粒径在2~4μm的球状颗粒，AlB2为粒径10μm的颗粒，MgAl2O4固溶体为不规则连续基体。 通过研究表明，加入熔盐的Al-B2O3体系燃烧合成反应引燃温度为879℃，产物的物相组成为Al2O3，Al、AlB2；当单一熔盐添加量达到20wt.%时，燃烧合成产物中有剩余的盐存在；在加入KBF4的试样中检测到少量的硼化物，随着盐含量的增加硼化物含量增加。SEM结果显示，产物的显微结构特征为数量较少、粒径约5μm的AlB2颗粒分布于的Al和Al2O3的混合粉中。