·570· 北京科技大学学报 1997年第2期 法测得其激活能为75.4kJ/ol.确定了不同燃烧时间的反应转化率和转化程度，由此计算出 燃烧合成Si,N的激活能为54.3kJ/mol.2种方法计算得到的激活能数值相差约30%，说明燃 烧合成氮化硅过程存在明显的后燃烧现象， (2)稀释剂增加(Si,N,从30%增至50%)，最高燃烧温度降低，热扩散系数略有增加 (3)加人气相传输剂能够降低燃烧波速，增加激活能，热扩散系数从0.95×10-’cm2·s1 降低到0.1×10-3cm2.s-'.低的扩散系数导致较高的温度梯度. 参考文献 1 Kiyoshi Hirao,Yoshinari Miyamoto,Mitsue Koizumi.Combustion Reaction Characteristics in the Nitri-.dation of Silicon.Advanced Ceramic Materials,1987,2(4):780 2 Mukasyan A S,Borovinskaya I P.Structure Formation in SHS Silicon Nitride.Int J SHS,1992(1):55 3 Mukas'yan A S,Stepanov B V,Gal'chenko Yu A.Mechanism of Structure Formation of Silicon Nitride Through Combustion of Silicon in Nitrogen.Fiaika Goreniya I Vzryva,1990,26(1):45 4张宝林.硅粉在高压氨气中自蔓延燃烧合成氨化硅.硅酸盐学报，1992,20(3小：241 5李江涛.气一固体系自蔓延高温合成氮化物的研究：[博土论文】.北京：北京科技大学，1995 6 Stephen D Dunmead,Zuhair A Munir.Temperature Profile Analysis in Combustion Synthesis:I Theory and Background.J Am Ceram Soc,1992,75(1):175 7 John J.Moore Feng HJ.Combustion Synthesis of Advanced Materials:Part I1,Classification Applications and Modelling.Progress in Materials Science,1995.39:275 8 Stephen D Dunmead,Zuhair A Munir.Temperature Profile Analysis in Combustion Synthesis:Il,Experi- mental Observations.J Am Ceram Soc,1992,75(1):180 9 Jennings H M.Review on Reactions between Silicon and Nitrogen,Part 1:Mechanisms.J Mater Sci,1983, 18:951 Kinetic Analysis of Combustion Synthesis of Si,Na Cao Yongge Ge Changchun Zhou Zhangjian Laboratory of Special Ceramics and P/M.UST Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACT Two methods were used to characterized the kinetics of SHS Si,N during the process of Si combustion under high pressure of nitrogen.Activation energy of 75.4 kJ.mol was calculated by using method which was named "wave velocity method" compar-ing to the calculated value of 54.3 kJ.mol-by using the other method which was named "reaction rate method".The discrepancy between the values calculated with these two different methods account for the "after-burn nitridation"process.As the diluent of Si,N added increased.The maximum combustion temperature decreased and the thermal conductivity increased smoothly.While the gas transport agent was added,the propagat- ing velocity of combustion wave was decreased and the activation energy was increased. KEY WORDS Si,N,ceramics,combustion synthesis,kinetics,temperature profile· 75 0 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1 99 7年 第 2期 法测 得 其激活 能 为 75 . 4 kJ / m of . 确 定 了不 同燃烧 时 间的 反应 转化 率和转 化程 度 , 由此计算 出 燃烧 合成 51 3 \ 的激 活能 为 54 . 3 kJ / m of . 2 种 方 法计 算得 到 的激 活能 数值相 差 约 30 % , 说明燃 烧合成 氮化硅 过 程存 在 明显 的后燃 烧 现象 . (2) 稀释 剂增 加 (S 1 3 \ 从 30 % 增 至 50 % ) , 最 高燃 烧温 度 降低 , 热 扩 散系 数略 有增 加 . ( 3 ) 加入气相传输剂 能够 降低 燃烧 波速 , 增 加 激活 能 , 热扩 散系 数从 0 . 95 x 10 一 ’ c m , . 5 一 ` 降低 到 0 . 1 x 10 “ ’ c m , · s 一 ’ . 低 的扩 散 系数导致 较高 的温 度梯 度 . 参 考 文 献 l 兀 y os ih 托 aor , Y O s址 n a n 诵 y am o ot , 硒 st ue oK i z um i . C o m b u s it o n 砒ac it on hC acr et ir s it e s i n het 饨itr 一 血石o n o f Si li e o n . A d v a nc e d eC n ” n l e M a et ir al s , 1 9 8 7 , 2 ( 4 ) : 7 8 0 2 M uk as y an A S , B o or v i n s k a y a I P . S tr u c ut er oF mr iat o n i n S SH Si li e o : 1 瓦itr de . nI t J S SH , 19 92 ( l ) : 5 5 3 M uk as , y an A S , S te aP l l vo B V , C a l . e he nk o Y u A . M e c h an i s m o f S nt lc tu er oF mr a it on o f S ili e o n 捕itr de 下肚。 雌h C om b us it o n o f S ili c o n i n 捕otr g e n . 日 ia ka G 〕er n iy a 1 V z yr v a , 1 9 9 0 , 2 6 ( l ) : 4 5 4 张宝林 . 硅粉在高压氮气 中 自蔓延嫩烧合成氮化硅 . 硅酸盐学报 , 19 9 2 , 2 0 (:3) 2引 5 李江涛 . 气一固体系 自蔓延高温合成 氮化 物的研究 : [ 博 士 论文l , 北京 : 北京科技大学 , 1 995 6 S et p h e n D E怕n m e ad , z hu ia r A M um r · eT m 详ar 姗 P r 0 if l e A n al y s i s i n C o m bu s it o n S y n ht e s i s : l 1七e o yr an d B ac k g or un d . J A m Q I’d I n Soc , 1 9 9 2 , 7 5 ( l ) : 1 7 5 7 J o hn J . M o er eF n g H J . C om b us it o n S y n ht e s i s o f A d v anc e d M a et ir al s : aP rt l l , C las s iif e油 o n A P Pl i c a it o n s 阳d M司e lli n g . P r o g re s s i n M a te ir al s S e i e cn e , 19 9 5 , 3 9 : 2 7 5 8 S te Phe n D D恤n 工n e ad , Z hu ia r A M 二 r . eT m 详m t u er Por if l e nA al y s i s i n C o m b us it o n Sy n ht e s i s : 11 , xE 详 ir - m e n atl o 忱e vr iat ons . J A m eC 厂刃 11 S oc , 1 9 9 2 , 7 5 ( l ) : 1 8 0 9 eJ nm gn s H M eR v i e w o n 砒ac it o n s be tw e e n s i li c o n an d N i t or g e n , P aI’t l : M e e h aut s m s . J M a et r s e i , 1 9 8 3 , 1 8 : 9 5 1 K i n e t i e A n a l v s i s o f C o m b u s t i o n S v n th e s i s o f 5 1 , N . 沙 护 j 伟 aC o oY n g e G e hC a n g e h u n 及 o u 及 a n gj i a n 助饮 , ar t o yr o f S pe e 一al eC “ 旧 I lc s an d P/ M , U S T B e ij 一n g , B e ij l n g 10 0 0 8 3 , C hi na A B ST R A C T wT o m e ht ed s w e re u s e d to e h a rac te ir z e d hte ik n e it c s o f S H S 5 1 3凡 d u ir n g hte P r oc e s s o f 5 1 e om b us it o n u n d e r hi g h P re s s u re o f in tr o g e n . A c it v a it o n e n e rg y o f 7 5 . 4 U · m o 一 l w as e al c u l a te d b y u s i n g m e ht od w h i c h w as n am e d “ w a v e v e loc ity m e ht od ” e o m p补i n g to ht e e a l e ul ate d v al u e o f 5 4 . 3 kJ · m o l 一 ’ by us i n g hte o ht e r m e ht o d w hi c h w as n 田旧 e d “ re ac it o n ra te m e ht od " . hT e d i s e re Pan c y be tw e e n ht e v a l u e s e a l e u l a te d w i ht ht e s e tw o id fe re n t me ht od s ac e o u n t fo r ht e “ a fte r 一 b u rn in t ir d a it o n ” P roc e s s . A s ht e d il u e n t o f 5 1 3 \ 司d e d i n c re as e d · hT e m ax im u m c o m b u s it o n te m伴 ra tu re d e c re as e d a n d ht e ht e rm a l e o n d uc it v ity inc re as e d s m o o t hi y . Wh il e d l e g a s tra n s po rt a g e n t w as ad d e d , ht e P r o P ag a -t ign v e l co i yt o f e om b us it o n w a v e w as d e e er as e d a n d ht e ac it v a it o n e n e gr y w as icn er as e d . K E Y W O R DS 5 1 3 \ c e amr i c s , c o m b u s it o n s y n ht e s i s , k i n e it c s , et m 详ar ut er p or if l e