文章摘要
闫基森,刘凯旋,刘等卓,等.镁热自蔓延法制备SiC工艺与过程的研究[J].精密成形工程,2025,17(4):122-128.
YAN Jisen,LIU Kaixuan,LIU Dengzhuo,et al.Process and Procedure of SiC Preparation by Magnesiothermic Self-propagation Method[J].Journal of Netshape Forming Engineering,2025,17(4):122-128.
镁热自蔓延法制备SiC工艺与过程的研究
Process and Procedure of SiC Preparation by Magnesiothermic Self-propagation Method
投稿时间:2024-10-14  
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2025.04.012
中文关键词: SiC  镁热还原法  SiO2  碳源  葡萄糖
英文关键词: SiC  magnesiothermic reduction  SiO2  carbon source  glucose
基金项目:国家自然科学基金(52201044);河南省自然科学基金(252300421563);南阳市基础与前沿研究项目(24JCQY032);河南省高等学校重点科研项目(25B450001,25A460024,25B130003,24B460015);南阳理工学院大学生科研基金(2023-139)
作者单位
闫基森 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
刘凯旋 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
刘等卓 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
解芳 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
华细金 埃克塞特大学 工程系埃克塞特 EX4 4QF英国 
彭银利 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
邱玉江 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
陈玥含 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
王辛巳 南阳理工学院 河南省增材制造航空材料工程研究中心 南阳市增材制造技术与装备重点实验河南 南阳 473004 
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中文摘要:
      目的 研究镁热自蔓延工艺制备SiC粉体过程中物相的演变规律以及有机碳源的反应机理。方法 采用镁热自蔓延合成法,以SiO2、Mg粉和葡萄糖(C6H12O6)为原料,探究镁粉和葡萄糖的添加量对制备SiC粉体的影响规律。结果 热力学分析结果表明,在C6H12O6-SiO2-Mg体系中,随着温度的升高,生成SiC反应的吉布斯自由能增大,同时体系内杂质含量上升,不利于SiC的合成。实验数据表明,Mg粉添加量的增加导致反应产物中Mg2Si相的衍射峰强度逐渐增强,而SiO2相的衍射峰强度减弱;葡萄糖添加量的增加则使Mg2Si相衍射峰强度减弱,SiC产物的收率呈现先增后减的趋势。经HF溶液酸洗处理后,产物为单相SiC。结论 在葡萄糖过量30%(质量分数)与镁粉过量80%(质量分数)的条件下,SiC的收率达到最优,为51.9%。通过Freeman-Carroll法对C6H12O6-SiO2-Mg体系的DSC曲线进行拟合分析,得出镁热自蔓延反应的活化能E=−103 168 kJ/mol,反应级数n=0.378 6。
英文摘要:
      The work aims to study the evolution of phases and the reaction mechanism of organic carbon sources in the process of preparing SiC powder by the magnesiothermic self-propagation method. The impact of Mg powder and glucose addition on SiC powder preparation was investigated through the magnesiothermic self-propagation method with SiO2, Mg powder and glucose as the raw materials. Thermodynamic analyses demonstrated that in the C6H12O6-SiO2-Mg system, the Gibbs free energy of the SiC-generating reaction exhibited an increase with rising temperature, while the impurity content within the system demonstrated a corresponding rise. This was identified as an impediment to the effective synthesis of SiC. The experimental data indicated that the addition of Mg powder resulted in a gradual enhancement of the diffraction peak intensity of the Mg2Si phase in the reaction product, accompanied by a simultaneous weakening of the diffraction peak intensity of the SiO2 phase. Conversely, the addition of glucose led to a weakening of the diffraction peak intensity of the Mg2Si phase, accompanied by a tendency for the yield of the SiC product to initially increase and subsequently decrease. Following an acid washing treatment with an HF solution, the product was found to be single-phase SiC. In conclusion, the optimum yield of SiC is determined to be 51.9% under the aforementioned conditions of a 30% excess of glucose and an 80% excess of magnesium powder. The activation energy of the magnesium thermal self-propagation reaction, E=−103 168 kJ/mol, and the number of reaction stages, n=0.378 6, are obtained by applying the Freeman-Carroll method for the DSC curve fitting analysis of the C6H12O6-SiO2-Mg system.
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