直接烧结6H-SiC氧化机理的实验研究与分子动力学模拟

摘要：

采用管式炉对直接烧结SiC在1200℃、1300℃和1400℃静止空气气氛下分别氧化1 h、5 h、12 h、24 h,使用热重分析仪分析质量变化曲线,用掠入射X射线衍射仪、场发射扫描电镜以及能谱仪表征氧化产物,揭示氧化机理;使用分子动力学软件LAMMPS在反应力场下模拟SiC的氧化行为.实验结果显示:直接烧结SiC的氧化遵循抛物线氧化规律,即氧化过程是由氧气向内扩散控制的,氧化过程可分为3个阶段;氧化层的形貌从最初的无定形SiO2转变成球晶状SiO2并伴随氧化速率的降低;随氧化时间的进一步增加,球晶特征转化为细晶结构并伴随氧化速率的升高;SiO2结构转变以及氧化速率的改变与O2通过氧化层的特定扩散形式有关.分子动力学模拟表明:6H-SiC的氧化是由O2向内扩散控制的;6H-SiC高温氧化反应生成SiO2的同时伴随着C元素向内聚积,C与O2反应生成CO与CO2,最终以气泡的形式逸出.

关键词：SiC、被动氧化、氧化机理、氧气扩散、分子动力学

所属期刊栏目：42

分类号：V254(航空用材料)

资助基金：国家科技重大专项2017-Ⅳ-0005-0042

在线出版日期：2022-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：28-38