矽酸鋁-氧化鋯-碳化矽的高溫氧化行為

Abstract

本實驗先以熱壓的方法製成矽酸鋁-氧化鋯- 碳化矽鬚晶或顆粒的複合材料,再將之暴露在 1000-1350□的大氣中,其中碳化矽受到氣化作用 而在表面生成一層二氧化矽.在過去,矽酸鋁-氧 化鋯-碳化矽鬚晶複合材料氧化行為的研究中, 本計畫主持人及其共事者曾依據氧化層的型態 (Oxidation morphologies)和距試片最表面不同深度 二氧化矽的厚度,將其氧化行為劃分為兩種基 本的模式.然至今為止,一般人對複合材料的氧化行為仍不甚清楚,也未做過有系統的研究工 作;尤其是陶瓷基底成分的組成對氧化行為的 影響更是缺乏足夠的認識.本實驗的主要目的 是要研究氧化鋯的含量和氧化鋯中所含的相穩 定劑(Phase stabilizer)對矽酸鋁-氧化鋯-碳化矽複 合材料氧化行為的影響,包含有下列三個主要 的方向.茲分述如下:(1)由氧化試片單位表面積 重量的變化對時間的變化情形來研究複合材料 的氧化動力(Oxidation kinetics)現象;(2)在不同的氧 化階段或深度,由金相顯微組織的變化,再加上 x-射線繞射分析所得到的結果,推演出複合材料 的氧化機構(Oxidationmechanism);(3)以TEM觀察氧化 試片的橫切面(Cross-section),實際測量二氧化矽 的厚度對深度的關係圖,來研判複合材料的氧 化模式.最後再根據上述研究所得到的結果,以 Percolation theory的理論來解釋陶瓷基複合材料的 氧化行為以及氧分子或原子不同基底中的相對 擴散速率.