成新的表面,颗粒粒度减小,比表面积增大,活性增强。因为随着物料颗粒度的减小,规则的晶面在颗粒体系总表面上所占比例减小，键力不饱和的质点原子分子占全部质点数的比例增多,在尖角棱边处不饱和程度高的质点数亦增多，从而大大提高了颗粒的表面活性第二,陶瓷颗粒在机械力作用下,表面层发生晶格畸变，其中储存了部分能量，使表面能位升高,从而活化能降低，活性增强第三，陶瓷颗粒在机械力作用下，表层结构发生破坏，并趋于无定形化，内部储存了大量的能量,使表面层能位升高,因而活化能更小,表面活性更强第四，粉磨系统输入能量的较大部分还将转化为热能，使陶瓷颗粒表面温度升高，这也很大程度地提高了颗粒表面活性。由这四方面的原因可知陶瓷颗粒经机械力粉碎后形成的微细颗粒表面性质极大不同于原有粗颗粒。机械力的持续作用使颗粒表面活性点不断增多,颗粒表面处于亚稳高能活性状态，于是容易发生化学或物理变化，因而机械化学有可能进行北方民族大学学士学位论文通常情况下热化学不能进行的反应，使固体物质的热化学反应温度降低，反应速度加快。因此可以通过机械力活化的方法降低碳化硅的粒度分布，降低烧结温度，减少烧结时间，抑制晶粒过度长大，来获取更高的力学或者其他物理性能。因此会提高生产速率，降低生产成本，提高生产品质，减少设备消耗，降低能源消耗。所以在研究机械活化对碳化硅烧结性能的规律在工业生产和节能降耗上有重要意义。北方民族大学学士学位论文第二章实验及分析实验设计模型建立当前虽有烧结动力学的文献但是只着眼于烧结的阶段或者是微观颗粒的变化，并没有描述陶瓷烧结过程的整体规律。由于陶瓷烧结是大量的粉末的行为，因此采用统计意义的动力学方程，来建立对陶瓷烧结整个过程的模型。烧结和表面关系首先烧结体之所以能够形成,是因为表面积很高的粉末具有较高的表面能,同时由于粉末形成粉磨碎时使颗粒的表面及内部产生缺陷，故系统的能量是很高的。依热力学可知，所有体系均有使系统本身能量降低的趋势，即自发向降低表面能的方向进行，故烧结推动力即是体系能量主要是表面能的降低。而表面能的变化又可用表面功来衡量，表面功在数量上和表面张力的大小相等。因此，可以用表面积的减小来描述烧结过程。长时间粉磨的机械力化学作用及颗粒的微细化使粉体活性大大提高，并获得较大表面积从而为材料的后期制备烧结，化学反应等提供便利条件。数量作用世纪中期，古德贝格和瓦格提出化学反应速率与反应物的有效质量成正比。但真实表现出来却是与物质的量的的关系。核反应亦是如此。这个关系在本质上是能量分布的统计关系。物质的统计规律有两种，类是服从玻色爱因斯坦统计的玻色子，类是服从费米狄拉克统计的费米子。化学反应和核反应所代表的物质正是服从费米狄拉克能量分布的费米子。能量分布的统计关系是忽略物质的具体存在形式的。因此，将质量作用定律广义表述如下费米子参与的变化，其变化速率与其数量成正比。经验方程提出陶瓷烧结的经验速率方程为公式其中和分别表示生坯起始体积时间时的体积和完全致密的体积为热力学度为与烧结传质过程有关的时间指数是满足法则的特征速率常数。公式北方民族大学学士学位论文其中为初始速率常数为表观烧结活化能由经验速率方程可以看做是推广的质量作用定律。将其中的设置为，为质量作用定律形式。式子中用体积表示烧结进度，而粉末同时具有体积表面积两种性质，这两种量在数学上有相互的不等式关系，所以可以用面积量来表示烧结进度。烧结过程主要是物理变化，因此在不发生明显的化学反应，核反应和重建型相变的烧结过程中可以忽略其中的这些因素影响。来建立描述物理性质变化过程的模型。综上，由于烧结过程是由于表面积减少生成界面，所以使用表面和界面的转换关系作为模型。用代表表面，用代表界面。由于界面上的点阵结构严重错乱和大量的原子缺失，所以将界面分成两个部分。用致密界面的数量和位置，用来表示稀疏界面点阵不完整，原子缺失而形成的孔洞，并具有的高能状态。因此用下面的式子表达烧结过程公式原始的单位质量的粉末具有定的粒度分布，由于球形的表面积最小，首先假设粉末是球形，其表面积满足方程，公式即，在单位体积下，当有固定形式的粒度分布的球形粉末具有的表面积满足的约束条件。考虑实际情况，表面积会大大增加，因此乘以修正系数，并改。同理，将也看做定的孔洞分布，其占有空间和表面积公式北方民族大学学士学位论文由于形成的空或者是界面处的缺陷要尽量减小其能量，因此，也可以当做满足定半径分布的球形孔洞，之后再加以修正。带入速率方程,验证码,用户名或者密码，请重新输入,进货及退货查询代码哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计论文进货信息进货退货添加进货代码进货信息计算输入的金额是否正确应付金额填写哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计论文,添加成功用户修改代码密码中不能含有非法字符,密码修改成功机械活化对碳化硅陶瓷烧结性能的影响摘要首先机械活化的本质就是用机械力的方式向系统输入能量，改变系统的能量状态，而烧结的实质是为系统提供个达到能量势垒的能量，从而使物理或者化学反应进行，最后达到小于初态能量的状态。其次将质量作用定律描述的物质加以概括，找到其本质特征，推广为数量作用规律。之后将这个能量与数量转换成对应的可以测量的量，建立机械活化对烧结过程的影响的动力学模型。在给定特殊值后用计算机进行数值模拟。模拟结果解释了些烧结工艺的合理性。模拟结果预言了多孔陶瓷的制备新工艺。在此基础上进行实验验证。实验表明机械活化所影响的性能差异已观察到，并和预期模型相符，理论在对预言性方面，多孔陶瓷的现象也被观察到。由于很多测量量不能得到，因此本模拟过程的定性结论上是正确的。之后进行应用讨论在什么条件下可以采用机械活化的方式提高烧结性能的同时降低成本。最后对模型的不足之处进行说明。关键词机械活化，碳化硅，动力学，模型，烧结性能北方民族大学学士学位论文,北方民族大学学士学位论文目录目录第章引言第二章实验及分析实验设计模型建立数值模拟实验验证仪器与试剂试验流程实验现象与结果小结模型应用第三章结论结论与分析不足之处致谢附件,附件升温至保温阶段,附件降温到室温阶段,附件求解与作图,英文原文,翻译,北方民族大学学士学位论文第章引言碳化硅陶瓷具有耐腐蚀抗热振耐高温耐磨抗冲刷质量轻等优良特性，已经在许多领域大显身手，并日益受到重视。例如，碳化硅陶瓷在石油化学工业中被广泛地用作各种耐腐蚀用容器及管道由于碳化硅优良的摩擦学特性和生物相容性，在生物医学上有望作为人工髋关节材料。它独特的高温力学性能，使其适宜于制造喷气式飞机燃气机和火箭燃烧室中的部件它良好的物理化学性能，自年代以来，直作为核燃料包壳材料它优良的光学性能光学热稳定性，近些年来，成为空间领域光学系统轻质反射镜的首选材料。碳化硅是共价键极强的化合物，中键的离子性仅左右，因此，强度高弹性模量大，具有优良的耐磨损性能，它的自扩散系数极小，可烧结性很差，如果不使用烧结剂，纯也只有在相当高的温度和相当高的压力条件下才能达到理论密度。参看图碳硅相图图碳硅相图北方民族大学学士学位论文因此，般碳化硅的烧结必须借助高温或外部压力等使其致密化。目前，制备高密度碳化硅陶瓷的方法有热压烧结热等静压烧结无压烧结微波烧结放电等离子快速烧结反应烧结等。由于原理不同，所制备的碳化硅性能各有差异。为了获得致密的烧结体，必须采用细粉及添加适量烧结助剂，即使在引入烧结助剂的情况下，陶瓷的无压烧结温度和热压烧结温度仍在以上，过高的温度导致晶粒长大，也限制了高性能陶瓷的获得。纳米材料因粒径小熔点低以及相变温度低等特征,添加纳米颗粒使常规陶瓷的综合性能得到改善。纳米陶瓷具有优良的室温和高温力学性能,抗弯强度,断裂韧性均有显著提高。故在低温低压下就可作为原料制备质地致密性能优异的纳米陶瓷,它具有坚硬耐磨耐高温及耐腐蚀的性能。纳米材料的体积效应使得通常在高温烧结的材料，如和等,在较低温度下就可获得高密度的烧结体由于纳米微粒的粒径小，比表面大具有烧结温度低流动性好扩散速率高以及烧结收缩大等特性，使其又可作为烧结过程的活化剂使用，可降低烧结温度缩短烧结时间和加快致密化的速度,从而加速烧结过程。从应用的角度,发展高性能纳米陶瓷最重要的是降低纳米粉体的成本。在制备粉体的工艺上,除了保证纳米粉体的质量,做到尺寸和分布可控,无团聚,能控制颗粒的形状,还要求生产量大,这将为发展新型纳米陶瓷奠定良好的基础。陶瓷颗粒在机械力的作用下，粉碎生成新的表面,颗粒粒度减小,比表面积增大,活性增强。因为随着物料颗粒度的减小,规则的晶面在颗粒体系总表面上所占比例减小，键力不饱和的质点原子分子占全部质点数的比例增多,在尖角棱边处不饱和程度高的质点数亦增多，从而大大提高了颗粒的表面活性第二,陶瓷颗粒在机械力作用下,表面层发生晶格畸变，其中储存了部分能量，使表面能位升高,从而活化能降低，活性增强第三，陶瓷颗粒在机械力作用下，表层结构发生破坏，并趋于无定形化，内部储存了大量的能量,使表面层能位升高,因而活化能更小,表面活性更强第四，粉磨系统输入能量的较大部分还将转化为热能，使陶瓷颗粒表面温度升高，这也很大程度地提高了颗粒表面活性。由这四方面的原因可知陶瓷颗粒经机械力粉碎后形成的微细颗粒表面性质极大不同于原有粗颗粒。机械力的持续作用使颗粒表面活性点不断增多,颗粒表面处于亚稳高能活性状态，于是容易发生化学或物理变化，因而机械化学有可能进行北方民族大学学士学位论文通常情况下热化学不能进行的反应，使固体物质的热化学反应温度降低，反应速度加快。因此可以通过机械力活化的方法降低碳化硅的粒度分布，降低烧结温度，减少烧结时间，抑制晶粒过度长大，来获取更高的力学或者其他物理性能。因此会提高生产速率，降低生产成本，提高生产品质，减少设备消耗，降低能源消耗。所以在研究机械活化对碳化硅烧结性能的规律在工业生产和节能降耗上有重要意义。北方民族大学学士学位论文第