化学反应法
Hale Waihona Puke 影响固体扩散动力的因素都会影响固态反应： 缺陷、界面、裂缝、颗粒大小分布，颗粒形状，混合 物的均一性、反应气氛、温度和时间等。
优点：成本较低 缺点： 存在球磨污染；较难控制粉末颗粒的形状； 反应不完全。
还原法
碳还原硅石的反应被工业上广泛的应用于碳化硅粉 末的生产： SiO2+3C→SiC+2CO 上述反应理论上应在1500° C以上发生，但实际上 往往在更高的温度下发生反应。 有副反应发生。获得的产品含有黑色或绿色晶体状 偏析物，这些偏析物被破碎、冲洗和沉积，可以产生不 良的相。 反应程度受反应颗粒的接触面积和混合的非均匀性 所限制。导致残留有未反应的SiO2和C。这些问题在最 近已通过预先往SiO2颗粒上涂上C再反应来解决。这样 得到的SiC粉体更加纯净且颗粒的尺寸能够小于0.2 um 。
化学反应法
当产物层中的扩散控制着产物生成速率时，产
物层的厚度遵循一个抛物线定律： y2=Kt（由菲克第一定律得，K满足阿累尼乌斯 关系）。 对于粉末之间的反应，推导反应动力学公式需 引入几个简单的假设： 反应物A为等尺寸的球形，嵌入反应物B的准连 续介质中；产物均连续的形成于反应物A的颗粒上 。
按界面反应动力学范围的圆球模型转化率公式： 产物层厚度 x = R0[1-（1-G）1/3] 将上式代入抛物线方程x2 =Kt得： x2 = R02[1-（1-G）1/3]2= Kt
化学反应法
以形成尖晶石的反应AO+B2O3=AB2O4为例：
可能的反应机理。包括：（1）O2分子氧分子以气态 形式进行传输，电子通过产层传输以达到电中性；（2） 阳离子和氧离子的静态对扩散；（3）O-2离子在产物层 中扩散 由于在尖晶石中，较大的O-2离子扩散速度比阳离子 慢的多，所以（3）中所表示的机理被排除。如果理想的 接触发生在相界上，此时O2分子的输运速度很慢，则（1 ）中所示的机理就不再重要。在这种条件下，最可能的 机理是阳离子对扩散。整个反应由扩散控制。
[1-（1-G）1/3]2= K/R02t
KJ
K
2 R0

2D
2 R0
K=2D/ρ
图8-7 固相反应的Jander方程
5
化学反应法
由于抛物线关系只适用于平面边界上的 一维扩散，而不适用于球面几何系统。 因此， 该公式适用于y<<a时，即粉末反应的初 始阶段。 如果考虑反应物和产物之间的摩尔体积 的变化，则有： [1+(Z-1)α]2/3+(Z-1)(1-α)2/3=Z+(1Z)Kt/a2 称为Carter方程式 右图1400℃下空气中球形ZnO和Al2O3生 成ZnAl2O4的反应动力学行为，显示 Carter 方程的有效性
固相反应制备陶瓷粉末 ---化学反应、还原法
化学反应法
固相反应一般需在较高温度下进行，但反应
开始的温度远低于反应物的熔点或系统低共熔点 温度。这一温度与系统内部出现明显扩散的温度 一致，称为泰曼温度或烧结开始温度。 泰曼(Tamman)温度——系统内部出现明显 扩散的温度(为固相反应开始温度)。 对于固体由于扩散速度慢，整个反应由扩散 控制（大多数固相反应属此类情况）。