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氮化物结合的碳化硅耐火砖制品
作者:admin  发布时间:2019-08-13 03:08:44  点击率:658
氮化硅的线膨胀系数小,氧化速度非常慢,高温强度大,体积稳定,有良好的导热性,对各种化学物质都稳定,不被熔融有色金属所侵蚀(Al、Pb、Sn、Zn)。因此,用此种氮化硅作结合剂制得的碳化硅耐火砖制品的性能得到了显著改善。这种材料的抗氧化性很高,且无显著的胀大现象,使其产品的成本较高。

以氮化硅为结合剂的碳化硅耐火砖制品是由细粉状硅和氮化硅混合物成型的坯体,在电炉中于1300~1350℃的氮气气氛下加热而制得。硅和氮的反应生成氮化硅形成极兼顾的结合物,将SiC 颗粒结合起来,通过化学反应达到烧结。

在制造氮化硅结合的耐火砖制品时,一定要使全部硅和氮化合成氮化硅。否则,在反复加热和冷却的使用条件下,残余的硅会使碳化硅耐火砖制品发生裂纹,造成断裂。

此类碳化硅耐火砖制品具有强度高(耐压强度大于200Mpa,1000℃时抗拉强度为19Mpa)、抗热震性能好(900℃水冷大于100次)以及荷重软化开始点高,大于1800℃等特点,气孔率为15%~19%,体积密度为2.55~2.62g/cm3,弹性模量和硬度较高。碳化硅耐火砖制品的抗酸能力强,不被有色金属润湿,抗氧化性优于纯碳化硅耐火砖制品,但抗碱能力差。这类碳化硅耐火砖制品的强度随氮化硅量增加而提高。

氮化硅的分解温度为1900℃,在氧化气氛中形成SiO2.氮化硅本身为很强韧的纤维状材料,但与SiC和SiO2薄膜结合不牢固,通常没有大的气孔,然而纤维结构使得结构区内略有渗透性,所以还是不能很好的保护SiC颗粒。

20世纪60年代初,又出现了含氧氮化硅(Si2ON2)结合的碳化硅耐火砖制品。它比氮化硅结合的制品具有更良好的性能,如常温、高温强度大,热震稳定性好,在氧化气氛下较稳定,尤其是抗侵蚀性强。这种结合是由于行程氧氮化硅的反应产生的,Si2ON2年黏附于SiC表面SiO2薄膜,并与反映成连续的保护膜。它与SiC结合牢固,保护SiC颗粒的能力很强,因而抗氧化性能好。

在氮化硅配料中,按一定比例加进(Si)和二氧化硅粉,成型后在N2气氛中于1450℃烧成含氧氮化硅结合的碳化硅耐火砖制品。

由于生成含氧氮化硅,将碳化硅颗粒牢固结合起来。在制备过程中必须控制最佳的Si/SiO2比值和合成温度两个参数。

这种碳化硅耐火砖制品业可由(Si)和碳化硅中加入少量的Ca(ON)2,成型坯体在通常气氛或氮气流中烧成。

采用上述制备方法时,必须很好的控制气氛,使氮气浓度均匀,从而消除碳化硅制品本身的组成和各类碳化硅制品间组成的波动。

人们在研究Si3N4结合的SiC耐火砖制品的抗热震性的工作中得出以下结论:

1、Si3N4结合碳化硅耐火砖制品中,Si的加入量为17%左右时,碳化硅耐火砖制品的抗热震性较好。

2、Si3N4结合耐火砖制品中,原料SiC粗粒粒度以3.15~1.00mm为宜,粗粒所占比例约在60%时,碳化硅耐火砖制品的抗热震性较好。

3、提高成型密度可有效改善制品的抗热震性能。对于Si3N4结合的SiC制品,当成型生坯密度大于2.4g/cm3,烧成密度大于2.6g/cm3时,碳化硅耐火砖制品的强度和抗热震性均较好。
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