·1380· 北京科技大学学报 第33卷 表4制备MgAION-MgO、MgAION-MA和MgAION--AL2O3的配比（质量分数） Table 4 Composition of the mixtures to form MgAlON-MgO,MgAlON-MA and MgAlON-Al2O % 电熔镁砂 电熔镁铝尖品石 电熔致密刚玉 编号 一混合细粉C1 粒度2.5~1mm粒度1~0.088mm粒度2.5~1mm粒度1~0.088mm粒度2.5~1mm粒度1~0.088m CI-Mgo 50 10 40 CI-MA 50 10 一 40 C1-A203 吃 g 40 各配料均加入有机结合剂，用行星式强制混合 2结果及讨论 机混匀，在200MPa下压制成中36mm×36mm的试 样，经180℃烘干3h,再在02体积分数小于5× 2.1主晶相对MgA1ON单相结合相形成温度的影响 106的氮气中烧成. 文献B]认为，Mg0、A山，O3和Al在N2气氛中 1.2实验方法 反应合成MgAION时，随温度升高，依次发生如下反 将36mm×36mm的各组试样烘干后依次于 应：①DAI氮化形成AlN:②MgO和Al,O3反应形成过 1450、1550和1650℃各保温5h,按GB/T2998一 渡相MgA山，0，Mg0首先消耗完：③剩余的A山，O,逐 2001测量烧后试样的体积密度和显气孔率，按GB/ 渐固溶于过渡相MgAl,O,形成富铝的镁铝尖晶石， T5072一2008测量其耐压强度. 直至消失；④AN逐渐固溶于富铝的镁铝尖晶石并 以烘干试样的质量为基准，仅考虑有机结合剂 消失，最终形成MgAION单相.所以本研究用试样 烧后质量减少和铝粉氮化质量增加，分别计算各试 中AN质量分数衡量MgAION单相或单相结合相的 样烧后相对质量的理论值，用以分析烧成过程中氧 形成进程.图2~图5为不同温度烧后的各试样的 化物的挥发.烧后实测的相对质量低于理论相对质 XRD谱，试样中AIN的质量分数汇总于表5. 量的部分即为氧化物挥发量. ■MgAION 用X射线衍射仪(XRD,型号为X'Pert,Philips ◆AN:3%-5% 1650℃ 公司生产)及其定量软件(X'Pert Highscore soft-- ware)测定试样的相组成. MgAION为连续固溶体，其晶格参数随组成变 化.用XRD测定MgAION单相或单相结合相的晶 30 40 50 20) 格参数，用以分析其成分的变化.MgAION属立方晶 系.对于其(hl)晶面，晶格参数a=√2+k+严. ■MgAION 1700℃ A/2sina.入为X射线的波长.测试条件为：Cu靶（入 =1.5405600):衍射仪测量角度偏差△0/0< 1/10000.用高衍射角（本研究用20为144）的XRD 谱线测量的晶格参数误差更小.对于立方晶系，晶 30 4050 2819 格参数的测量误差△a/a=△d/d,d为晶面间距.纳 尔逊提出的校正系统误差的公式为 图2C1试样在1650℃和1700℃保温5h后的XRD谱 Fig.2 XRD patterns of Cl samples fired at 1650 C and 1700C for Ad/d=K (cos'0/sin0+cos'0/0) (1) 5h,respectively 式中，K为常数.对较小的20角(20>60)，式(1) 表5在不同温度下保温5h后试样中AN含量（质量分数） 仍有相当好的精确度可.因取得的数据中20在 Table 5 AlN content in the samples fired at different temperatures for 5h 100°~144°间有六条衍射线，全部满足20>60°且均 保温制度 为较高衍射角的谱线，所以采用式(1)，并用外推法 试样 1550℃，5h1600℃，5h1650℃，5h1700℃，5h 得到0=90°的精确的晶格参数ao c 3%5% 0 用扫描电镜(SEM,型号为EVO18,德国蔡司电 C1-Mgo <1% 0 子光学仪器公司生产)观察试样的显微结构和 CI-MA <3% 0 形貌. C1-AL203 3%5% 0北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 表 4 制备 MgAlON--MgO、MgAlON--MA 和 MgAlON--Al2O3 的配比( 质量分数) Table 4 Composition of the mixtures to form MgAlON-MgO，MgAlON-MA and MgAlON-Al2O3 % 编号 电熔镁砂 电熔镁铝尖晶石 电熔致密刚玉 粒度 2. 5 ～ 1 mm 粒度 1 ～ 0. 088 mm 粒度 2. 5 ～ 1 mm 粒度 1 ～ 0. 088 mm 粒度 2. 5 ～ 1 mm 粒度 1 ～ 0. 088 mm 混合细粉 C1 C1--MgO 50 10 — — — — 40 C1--MA — — 50 10 — — 40 C1--Al2O3 — — — — 50 10 40 各配料均加入有机结合剂，用行星式强制混合 机混匀，在 200 MPa 下压制成 36 mm × 36 mm 的试 样，经 180 ℃ 烘干 3 h，再在 O2 体积分数小于 5 × 10 － 6 的氮气中烧成． 1. 2 实验方法 将 36 mm × 36 mm 的各组试样烘干后依次于 1 450、1 550 和 1 650 ℃ 各保温 5 h，按 GB /T 2998— 2001 测量烧后试样的体积密度和显气孔率，按 GB / T 5072—2008 测量其耐压强度． 以烘干试样的质量为基准，仅考虑有机结合剂 烧后质量减少和铝粉氮化质量增加，分别计算各试 样烧后相对质量的理论值，用以分析烧成过程中氧 化物的挥发． 烧后实测的相对质量低于理论相对质 量的部分即为氧化物挥发量． 用 X 射线衍射仪( XRD，型号为 X'Pert，Philips 公司生 产) 及 其 定 量 软 件 ( X' Pert Highscore soft￾ware) 测定试样的相组成． MgAlON 为连续固溶体，其晶格参数随组成变 化． 用 XRD 测定 MgAlON 单相或单相结合相的晶 格参数，用以分析其成分的变化． MgAlON 属立方晶 系． 对于其( hkl) 晶面，晶格参数 a = h2 + k 2 槡 + l 2 · λ /2sinθ． λ 为 X 射线的波长． 测试条件为: Cu 靶( λ = 1. 540 560 0 ) ; 衍射仪测量角度偏差 Δθ /θ ＜ 1 /10 000． 用高衍射角( 本研究用2θ 为144°) 的 XRD 谱线测量的晶格参数误差更小． 对于立方晶系，晶 格参数的测量误差 Δa /a = Δd /d，d 为晶面间距． 纳 尔逊提出的校正系统误差的公式为 Δd /d = K( cos 2 θ /sinθ + cos 2 θ /θ) ( 1) 式中，K 为常数． 对较小的 2θ 角( 2θ ＞ 60°) ，式( 1) 仍有相当好的精确度［7］． 因取得的数据中 2θ 在 100° ～ 144°间有六条衍射线，全部满足 2θ ＞ 60°且均 为较高衍射角的谱线，所以采用式( 1) ，并用外推法 得到 θ = 90°的精确的晶格参数 a0 ． 用扫描电镜( SEM，型号为 EVO18，德国蔡司电 子光学 仪 器 公 司 生 产) 观察试样的显微结构和 形貌． 2 结果及讨论 2. 1 主晶相对 MgAlON 单相结合相形成温度的影响 文献［8］认为，MgO、Al2O3 和 Al 在 N2 气氛中 反应合成 MgAlON 时，随温度升高，依次发生如下反 应: ①Al 氮化形成 AlN; ②MgO 和 Al2O3 反应形成过 渡相 MgAl2O4，MgO 首先消耗完; ③剩余的 Al2O3 逐 渐固溶于过渡相 MgAl2O4形成富铝的镁铝尖晶石， 直至消失; ④AlN 逐渐固溶于富铝的镁铝尖晶石并 消失，最终形成 MgAlON 单相． 所以本研究用试样 中 AlN 质量分数衡量 MgAlON 单相或单相结合相的 形成进程． 图 2 ～ 图 5 为不同温度烧后的各试样的 XRD 谱，试样中 AlN 的质量分数汇总于表 5． 图 2 C1 试样在 1 650 ℃和 1 700 ℃保温 5 h 后的 XRD 谱 Fig． 2 XRD patterns of C1 samples fired at 1 650 ℃ and 1 700 ℃ for 5 h，respectively 表 5 在不同温度下保温 5 h 后试样中 AlN 含量( 质量分数) Table 5 AlN content in the samples fired at different temperatures for 5 h 试样 保温制度 1 550 ℃，5 h 1 600 ℃，5 h 1 650 ℃，5 h 1 700 ℃，5 h C1 — — 3% ～ 5% 0 C1--MgO ＜ 1% 0 — — C1--MA — — ＜ 3% 0 C1--Al2O3 — — 3% ～ 5% 0 ·1380·