碳化硅耐火材料的三大高温功能

SiC以其安稳的高温化学功能、优异的高温强度、高的耐磨功能及杰出的抗热震功能而被广泛应用于钢铁及有色锻炼职业的关键部位,如高炉风口、内壁及陶瓷杯、各种炉壁的内衬资料及窑具资料等。与金属和金属间化合物比较,它具有更高的高温强度和抗蠕变功能。与…

SiC以其安稳的高温化学功能、优异的高温强度、高的耐磨功能及杰出的抗热震功能而被广泛应用于钢铁及有色锻炼职业的关键部位,如高炉风口、内壁及陶瓷杯、各种炉壁的内衬资料及窑具资料等。与金属和金属间化合物比较,它具有更高的高温强度和抗蠕变功能。与氧化物陶瓷比较,它具有更高的热导率和抗热震功能。碳化硅耐火资料的高温功能详细如下:

SiC尽管功能优异,但在长期运用进程中简单被氧化。国内外学者对SiC的氧化进程作了很多研讨。结果标明,SiC的高温氧化可分为慵懒氧化和活性氧化两种。当O2分压低于10-4Pa时,SiC发作产品为SiO气相、毛重削减的活性氧化;当O2分压高于10-4Pa时,SiC发作产品为SiO2、毛重添加的慵懒氧化,SiO2保护膜的生成能够阻挠氧化的进一步发作;但当氧化温度在1473K以上时,SiO2在高温下转化为方石英,发作体积胀大,使氧化膜的结构损坏,发作裂纹,从而导致资料内部的氧化,严重影响了碳化硅资料的运用寿命。因而,进步SiC资料的抗氧化功能是规划及制备碳化硅耐火资料有必要考虑的要素。

黄清伟等研讨了气孔率为%的自结合SiC资料在1573K空气气氛中的高温氧化行为。研讨结果标明:氧化初期构成的非晶态SiO2可对资猜中的孔隙与裂纹尖端起钝化作用,使得资料的室温强度随氧化时刻的添加而添加。当氧化时刻为时,耐火资料的强度最高,可达293MPa;跟着氧化时刻的持续添加,非晶态SiO2晶化构成方石英损坏氧化膜的结构,并在冷却进程中发作新的外表裂纹,形成资料室温强度的下降。

丛丽娜等研讨了在SiC中添加不同量氧化钙、氧化铝及氧化锆对SiC资料在不同温度下抗氧化功能的影响。试验结果标明:添加2wt%的氧化铝时,SiC资料的抗氧化作用最好。吕振林等选用溶胶-凝胶法在不同颗粒尺度的再结晶SiC资料外表上生成莫来石涂层,研讨了涂层厚度和颗粒尺度对再结晶SiC资料在1773K时高温氧化行为的影响。结果标明:莫来石涂层的生成可明显进步再结晶SiC资料的高温抗氧化才能,且随涂层厚度的添加,再结晶SiC资料的抗氧化才能也进步。张宗涛等用溶胶-凝胶法在SiC晶须外表涂覆了Al2O3、SiO2及Mullite(莫来石)涂层。抗氧化试验结果标明,三种涂层的存在均有益于SiC抗氧化功能的进步。

总归,碳化硅耐火资料尽管具有比较好的抗氧化功能,可是氧化到必定程度时,对资料结构的损毁却是丧命的,因而研讨碳化硅耐火资料氧化进程的机理、操控及其对资料结构与功能的影响具有重要的含义。

碳化硅耐火资料作为重要的高温工业结构资料,对其抗热震功能也有较高的要求。SiC资料的抗热震功能不只与其显微结构、晶粒尺度、内部缺点的形状与散布等有关,一起还与资料的强度、弹性模量、热导率、热胀大系数、泊松比和气孔率等物理功能有关。改善和进步SiC资料的抗热震功能对其安全安稳的运用有着重要的含义。

刘春侠等概述了不同结合办法对SiC质窑具资料抗热震功能的影响,结果标明,Si2N2O结合SiC窑具资料的抗热震功能优于莫来石及Si3N4结合的SiC窑具资料。当Si2N2O含量≤20%时,Si2N2O结合SiC试样的抗热震功能随Si2N2O含量的添加而进步,当Si2N2O含量超越20%时,试样的抗热震功能有所下降。

马彬等选用反响烧结的办法制备了Si3N4-SiC和Sialon-SiC资料。研讨结果标明,原位生成的Si3N4或Sialon结合相能够添加SiC资料的耐性,影响裂纹的扩展,调理高温下应力的散布,进步资料在高温下的塑性变形才能,从而增强SiC资料的抗热震功能。

朱丽慧等对反响烧结SiC资料的抗热震功能进行了研讨。结果标明:剩余Si含量低且SiC颗粒小的资料的抗热震功能优于剩余Si含量高且SiC颗粒大的资料。

因为铝液对SiC不潮湿,且具有高导热性、高化学安稳功能及优秀的抗氧化功能而被用来作为铝电解槽的槽底资料。铝的锻炼一般是以冰晶石(Na3AlF6)为助熔剂,经过在电解槽中电解复原氧化铝进行的,电解温度一般为1173~1273K。因而,研讨SiC资料对冰晶石的抗腐蚀功能有重要的实际含义。

孙菊等研讨了冰晶石对不同非氧化物的腐蚀状况,如BN、SiC、Si3N4、A1N和TiN,结果标明这些非氧化物都有较好的抗冰晶石腐蚀功能,冰晶石熔领会进入Si3N4结合SiC耐火资料的气孔,与结合相发作反响,结合相的腐蚀会使SiC颗粒掉落并掉至冰晶石熔体中,导致资料被腐蚀。

苗立锋等选用坩埚法研讨了Si3N4结合SiC耐火资料的抗冰晶石熔体腐蚀功能,结果标明,1273K下,空气气氛下制备的Si3N4结合SiC耐火资料经20h的腐蚀后,坩埚内壁仅有少数的腐蚀,标明资料具有杰出的抗冰晶石腐蚀功能。

韩波等选用静态坩埚法研讨了矾土基Sialon结合刚玉-SiC复合耐火资料在1273K下的抗冰晶石腐蚀功能。结果标明:在该条件下冰晶石对复合资料的腐蚀量较少,腐蚀层厚度约1mm,腐蚀产品为NaAlSiO4,浸透层深度约6mm,浸透速率随Sialon含量的添加而减小。

总归,碳化硅耐火资料具有很好的抗冰晶石腐蚀功能,从其腐蚀的机理看,腐蚀首要发作在冰晶石和结合相中的氧化物之间,如果能减小或许防止结合相中氧化物的含量,可进一步进步碳化硅耐火资料的抗冰晶石腐蚀功能。

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