銳鈦礦-金紅石與霰石-方解石相變反應之主導動力曲線研究

Study of the master kinetics curve used on aragonite to calcite and anatase to rutile phase transformation

連維帆(Wei-Fan Lien)

指導教授 ： 鄧茂華

國立臺灣大學/理學院/地質科學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.01794

摘要

本研究中採用主導動力曲線(MKC)與Avrami方程式分析銳鈦礦-金紅石與霰石-方解石相變反應，並建立反應預測曲線描述反應過程之溫度、時間與反應歷程，以瞭解主導動力曲線運用於相變反應預測之精確度及可能的影響因素。
實驗以銳鈦礦與霰石粉末樣本，經由成分分析以確認其礦物相是否正確，再經由持溫相變實驗以得到反應的溫度、時間與反應變化量，其次以主導動力曲線及Avrami方程式分析反應數據。同時為了針對實驗的分析結果進行比較，亦從文獻資料中蒐集銳鈦礦-金紅石與霰石-方解石之反應數據以主導動力曲線與Avrami方程式進行分析，最後建立預測函數，由反應預測曲線之結果來瞭解主導動力曲線應用於相變反應分析之適用性與限制。從研究結果來看，在銳鈦礦-金紅石相變反應中，對於反應數據的部分，主導動力曲線與Avrami方程式都可用於相變反應的分析上，且都能得到良好的反應變化趨勢。而在霰石-方解石相變反應中，針對實驗數據的部分，Avrami方程式得不到良好的反應預測曲線，而主導動力曲線則依然可以掌握反應數據的變化趨勢。
而由主導動力曲線的反應預測模型之結果顯示，銳鈦礦-金紅石相變反應中，銳鈦礦相在700℃以上即會相變形成金紅石相，但在持溫條件下仍需數年的時間才能反應完全，但在950℃ 以上則僅只需10分鐘就可反應完畢。而在霰石-方解石相變反應中，主導動力曲線對於較低溫度的反應預測結果有明顯的誤差，仍需要進行更多低溫部分的動力學分析，以瞭解主導動力曲線對於預測霰石-方解石相變反應之適用性。
Avrami方程式在相變反應的分析上，需要將反應數據進行線性處理得到反應參數後，才能建立反應預測模型，所以在反應預測上的精確度會受到溫度、時間與線性處理後的相關性所影響。而主導動力曲線則是藉由多組數據的擬合結果得到一條最佳化的近似曲線來描述整體的反應變化歷程，且不需要探討反應機制等參數也能得到良好的反應預測結果。

關鍵字

相變 ； 主導動力曲線 ； 銳鈦礦 ； 金紅石 ； 霰石 ； 方解石

並列摘要

無資料

並列關鍵字

phase transformation ； master kinetics curve ； anatase ； rutile ； aragonite ； calcite

參考文獻

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