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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。
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单位南京航空航天大学; 工业和信息化部; 机械结构力学及控制国家重点实验室
