TiB_2材料氧化的热力学分析.pdf

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1、第28卷第1期硅酸盐通报Vo.l28No.12009年2月BULLETINOFTHECHINESECERAMICSOCIETYFebruary,2009TiB2材料氧化的热力学分析马爱琼,张智敏,蒋明学(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安710055)摘要:采用物质吉布斯自由能函数法,对TiB2材料的氧化进行了热力学分析。热力学计算结果表明:TiB2材料从室温到高温均可以与氧发生反应生成TiO2;当温度T<1450K时,氧化产物为TiO2固相和B2O3液相,在氧化行为上表现为氧化增重;当温度T>1

2、450K时,由于BO蒸气挥发,在材料中留下孔隙,增加了TiB材料与氧气的接触232面积,TiB2材料的氧化进程加速,此时,TiB2材料的抗氧化性逐渐下降;在PB2O3=101325Pa的条件下,TiB2材料由钝化氧化向活化氧化的转变条件为T=1450K;在氧化性气氛下,氧化反应的产物为TiO2,而随着氧分压降低,TiO、TiO、TiO、TiO等氧化产物均有可能出现,尤其是在氧分压很低的情况下,TiO生成的可能性增大。473523关键词:热力学分析;TiB2材料;氧化中图分类号:TQ343文献标识码:A文章编号:10011625(2009)01016205TheT

3、hermodynamicAnalysisontheOxidationofTiB2MaterialMAAiqiong,ZHANGZhimin,JIANGMingxue(MaterialScienceandEngineeringSchoo,lXi'anUniversityofArchitecture&Technology,Xi'an710055,China)Abstract:ThethermodynamicanalysisontheoxidationofTiB2materialiscarriedonbyusingmaterialGibbsfreeenergyfunc

4、tion.Thethermodynamiccalculationresultshows:fromambienttemperaturetohightemperature,TiB2materialcanreactwithoxygentoformTiO2;whentheoxidationtemperatureisbelow1450K,theoxidationproductionisTiO2solidandB2O3liquid,whichhasbeentestedbyXRDandSEM.Atthesametime,theoxidativebehaviorexhibitsweightadd

5、ition;whentheoxidationtemperatureisabove1450K,becauseofthevolatilizationofB2O3vapour,leftholeinsidethemateria,lwhichincreasethecontactareaofTiB2materialwithoxygen,theoxidationprogressofTiB2materialaccelerates,whiletheantioxidationofTiB2materialdeclineslittlebylittle;undertheconditionofPBO=101

6、325Pa,the23transitionconditionofTiB2materialfrompassiveoxidationtoactiveoxidationisT=1450K.Keywords:thermodynamicanalysis;TiB2materia;loxidation1引言由于TiB2材料优异的物理和机械性能,使其具有广阔的应用前景,可作为切割刀具、航空材料、耐磨材料、铝电解槽阴极等。但是,像其它共价键结合的材料一样,由于烧结传质速率较慢,因此致密的硼化钛产品很难获得。改善TiB2材料的烧结性,除了选用合适的烧结助剂及烧结工艺外,烧结环境的稳定性也是决定烧

7、结制品性能的一个关键因素。另外,TiB2材料往往在高温下应用,因此,TiB2材料的高温稳定性,尤其是氧化行为,是TiB2材料高温性能的一个重要组成部分。因此,有必要对TiB2材料的氧化行为进行研究。基金项目:西安建筑科技大学基础研究基金(DA09015)作者简介:马爱琼(1970),女,博士研究生,副教授.主要从事高温结构陶瓷合成与制备的研究.Emai:lmaaiqiong@xauat.edu.cn第1期马爱琼等:TiB2材料氧化的热力学分析163[1][2][3]为了阐

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