1700℃流动氮气下金属铝-镁铝尖晶石复合材料的物相组成与反应机理

研究了高纯氮气下先后进行580℃保温8h、1700℃保温3h热处理后Al-MgAl2O4复合材料的物相组成和反应机理.结果表明:经580℃保温8 h后,Al-MgAl2O4复合材料形成分层现象,即外层区含金属铝-氮化铝壳核结构.当温度升至某一特定值时,金属铝-氮化铝壳核结构破裂,金属铝Al(l/g)溢出/逸出,与N2和O2分别反应生成AlN和Al2O(g),促进化学计量比的镁铝尖晶石(MgAl2O4)分解形成富氧化铝的镁铝尖晶石(Al2O3-rich spinel)和镁蒸气(Mg(g)).一方面,AlN与富氧化铝的镁铝尖晶石形成MgAlON尖晶石;另一方面,AlN与Mg(g)和O2发生固溶体反应生成氮化铝固溶体,(Mg,Al)(N,O).内层区的材料物相组成不同于外层区,含有许多由气-气反应Al2O(g)+O2(g)+N2(g)+Mg(g)→MgAlON(s)或Al(g)+O2(g)+N2(g)+Mg(g)→MgAlON(s)生成的片状MgAlON;此外,内层区富氧化铝的镁铝尖晶石没有进一步转变为MgAlON尖晶石.