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氮化物結(jié)合的碳化硅耐火磚制品
作者:admin  發(fā)布時(shí)間:2019-08-13 03:08:44  點(diǎn)擊率:768
氮化硅的線膨脹系數(shù)小,氧化速度非常慢,高溫強(qiáng)度大,體積穩(wěn)定,有良好的導(dǎo)熱性,對各種化學(xué)物質(zhì)都穩(wěn)定,不被熔融有色金屬所侵蝕(Al、Pb、Sn、Zn)。因此,用此種氮化硅作結(jié)合劑制得的碳化硅耐火磚制品的性能得到了顯著改善。這種材料的抗氧化性很高,且無顯著的脹大現(xiàn)象,使其產(chǎn)品的成本較高。

以氮化硅為結(jié)合劑的碳化硅耐火磚制品是由細(xì)粉狀硅和氮化硅混合物成型的坯體,在電爐中于1300~1350℃的氮?dú)鈿夥障录訜岫频?。硅和氮的反?yīng)生成氮化硅形成極兼顧的結(jié)合物,將SiC 顆粒結(jié)合起來,通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到燒結(jié)。

在制造氮化硅結(jié)合的耐火磚制品時(shí),一定要使全部硅和氮化合成氮化硅。否則,在反復(fù)加熱和冷卻的使用條件下,殘余的硅會(huì)使碳化硅耐火磚制品發(fā)生裂紋,造成斷裂。

此類碳化硅耐火磚制品具有強(qiáng)度高(耐壓強(qiáng)度大于200Mpa,1000℃時(shí)抗拉強(qiáng)度為19Mpa)、抗熱震性能好(900℃水冷大于100次)以及荷重軟化開始點(diǎn)高,大于1800℃等特點(diǎn),氣孔率為15%~19%,體積密度為2.55~2.62g/cm3,彈性模量和硬度較高。碳化硅耐火磚制品的抗酸能力強(qiáng),不被有色金屬潤濕,抗氧化性優(yōu)于純碳化硅耐火磚制品,但抗堿能力差。這類碳化硅耐火磚制品的強(qiáng)度隨氮化硅量增加而提高。

氮化硅的分解溫度為1900℃,在氧化氣氛中形成SiO2.氮化硅本身為很強(qiáng)韌的纖維狀材料,但與SiC和SiO2薄膜結(jié)合不牢固,通常沒有大的氣孔,然而纖維結(jié)構(gòu)使得結(jié)構(gòu)區(qū)內(nèi)略有滲透性,所以還是不能很好的保護(hù)SiC顆粒。

20世紀(jì)60年代初,又出現(xiàn)了含氧氮化硅(Si2ON2)結(jié)合的碳化硅耐火磚制品。它比氮化硅結(jié)合的制品具有更良好的性能,如常溫、高溫強(qiáng)度大,熱震穩(wěn)定性好,在氧化氣氛下較穩(wěn)定,尤其是抗侵蝕性強(qiáng)。這種結(jié)合是由于行程氧氮化硅的反應(yīng)產(chǎn)生的,Si2ON2年黏附于SiC表面SiO2薄膜,并與反映成連續(xù)的保護(hù)膜。它與SiC結(jié)合牢固,保護(hù)SiC顆粒的能力很強(qiáng),因而抗氧化性能好。

在氮化硅配料中,按一定比例加進(jìn)(Si)和二氧化硅粉,成型后在N2氣氛中于1450℃燒成含氧氮化硅結(jié)合的碳化硅耐火磚制品。

由于生成含氧氮化硅,將碳化硅顆粒牢固結(jié)合起來。在制備過程中必須控制最佳的Si/SiO2比值和合成溫度兩個(gè)參數(shù)。

這種碳化硅耐火磚制品業(yè)可由(Si)和碳化硅中加入少量的Ca(ON)2,成型坯體在通常氣氛或氮?dú)饬髦袩伞?br />
采用上述制備方法時(shí),必須很好的控制氣氛,使氮?dú)鉂舛染鶆?,從而消除碳化硅制品本身的組成和各類碳化硅制品間組成的波動(dòng)。

人們在研究Si3N4結(jié)合的SiC耐火磚制品的抗熱震性的工作中得出以下結(jié)論:

1、Si3N4結(jié)合碳化硅耐火磚制品中,Si的加入量為17%左右時(shí),碳化硅耐火磚制品的抗熱震性較好。

2、Si3N4結(jié)合耐火磚制品中,原料SiC粗粒粒度以3.15~1.00mm為宜,粗粒所占比例約在60%時(shí),碳化硅耐火磚制品的抗熱震性較好。

3、提高成型密度可有效改善制品的抗熱震性能。對于Si3N4結(jié)合的SiC制品,當(dāng)成型生坯密度大于2.4g/cm3,燒成密度大于2.6g/cm3時(shí),碳化硅耐火磚制品的強(qiáng)度和抗熱震性均較好。
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