袁海英等：凝胶注模制备的铝铜坯体脱脂过程及动力学 ·105 100 0.30 G(a)=-ln(1-a),n=l; -2Cmin-l ----5C.min-1 90 …10Cmin1 0.25 c()=1-1-) -,n≠1. TG ---15C-min 1-n 0.20 80 式中：A为指前因子；R为气体常数，8.314J·mol· 0.15 K:B代表升温速率，在实验条件中为常数；E为激活 70 能：T为热力学温度；n代表反应级数；α代表在时间t 0.10 60 DTG 的转化率 0.05 根据Coats-Redfem方法，lnG与1UT呈直线 40 2 490 250300350400450500550600 关系，通过斜率和截距可以计算激活能E和指前因子 温度℃ A.图6为不同升温速率下的拟合方程.我们选取的 图5不同升温速率下坯体的失重和失重率曲线 反应级数为1，通过拟合得出不同的升温速率下所得 Fig.5 TG-DTG curves of the green body at different heating rates 的结果均为一条直线，四个拟合方程的斜率相差不大， 机理方程3-： 而截距与升温速率有关，所以相差比较大 In G(a) =In AR E 通过动力学方程，我们得到金属坯体的动力学和 g1,1- 2RT 1. T BE`R7其中 E E 热力学参数，如表1所示.由表可知，Coats--Redfern方 -14.5 -15.5 a -15.0 1n(Gc/7=5.64-12354/7 -16.0 In(G(a)/7=5.86-13066/T -15.5 -165 -16.0 -17.0 -16.5 -17.5 -17.0 -18.0 -17.5 -18.5 0.001650.001700.001750.001800.00185 0.001650.001700.001750.001800.00185 T-K- T-/K- -15.0 ln(G7)=0.82216-9605/7 -15.5 山 In(C(a/T=2.52-10982/T -16.0 -15.5 GI)o)u -16.5 -16.0 -17.0 -16.5 -17.5 -17.0 18.0 0.001650.001700.001750.001800.00185 0.001650.001700.001750.001800.00185 T-K- T-/K- 图6不同升温速率下的Coats-Redfern曲线.(a)2℃·minl:(b)5℃·minl:(c)10℃minl:(d)15℃·min-1 Fig.6 Coats-Redfem curves of the green body at different heating rates:(a)2℃·min-l;(b)5℃·min-l:(c)l0℃·minl；(d)l5℃. min-1 表1：坯体脱脂过程的动力学参数 Table 1 Kinetic parameters of the green body during thermal degradation at different heating rates 升温速率/（℃minl) 峰值/℃ 峰高1(%·minl)残余量/% 活化能，E/(kmal-l)指前因子，A/minl 相关系数，「 390.11 0.426 39.48 102.71 7.00×106 0.99577 5 404.52 0.892 44.04 108.63 2.30×107 0.99989 10 416.89 1.289 45.58 79.86 2.18×107 0.99892 15 423.79 2.277 43.11 91.30 2.04×106 0.99086袁海英等: 凝胶注模制备的铝铜坯体脱脂过程及动力学 图 5 不同升温速率下坯体的失重和失重率曲线 Fig． 5 TG--DTG curves of the green body at different heating rates 机理方程［13--14］: ln G( α) T2 = ln AＲ βE － E ＲT，其中ＲT E 1，1 － 2ＲT E ≈1． G( α) = － ln( 1 － α) ，n = 1; G( α) = 1 － ( 1 － α) 1 － n 1 － n { ，n≠1． 式中: A 为指前因子; Ｒ 为气体常数，8. 314 J·mol － 1· K － 1 ; β 代表升温速率，在实验条件中为常数; E 为激活 能; T 为热力学温度; n 代表反应级数; α 代表在时间 t 的转化率． 根据 Coats--Ｒedfern 方法，ln G( α) T2 与 1 /T 呈直线 关系，通过斜率和截距可以计算激活能 E 和指前因子 A． 图 6 为不同升温速率下的拟合方程． 我们选取的 反应级数为 1，通过拟合得出不同的升温速率下所得 的结果均为一条直线，四个拟合方程的斜率相差不大， 而截距与升温速率有关，所以相差比较大． 通过动力学方程，我们得到金属坯体的动力学和 热力学参数，如表 1 所示． 由表可知，Coats--Ｒedfern 方 图 6 不同升温速率下的 Coats--Ｒedfern 曲线． ( a) 2 ℃·min － 1 ; ( b) 5 ℃·min － 1 ; ( c) 10 ℃·min － 1 ; ( d) 15 ℃·min － 1 Fig． 6 Coats--Ｒedfern curves of the green body at different heating rates: ( a) 2 ℃·min － 1 ; ( b) 5 ℃·min － 1 ; ( c) 10 ℃·min － 1 ; ( d) 15 ℃· min － 1 表 1 坯体脱脂过程的动力学参数 Table 1 Kinetic parameters of the green body during thermal degradation at different heating rates 升温速率/( ℃·min － 1 ) 峰值/℃ 峰高/ ( %·min － 1 ) 残余量/% 活化能，E/( kJ·mol － 1 ) 指前因子，A/min － 1 相关系数，r 2 390. 11 0. 426 39. 48 102. 71 7. 00 × 106 0. 99577 5 404. 52 0. 892 44. 04 108. 63 2. 30 × 107 0. 99989 10 416. 89 1. 289 45. 58 79. 86 2. 18 × 107 0. 99892 15 423. 79 2. 277 43. 11 91. 30 2. 04 × 106 0. 99086 · 501 ·