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                氮化物結合的碳化硅耐火磚制品
                作者:admin  發布時間:2019-08-13 11:08  點擊率:
                氮化硅的線膨脹系數小,氧化速度非常慢,高溫強度大,體積穩定,有良好的導熱性,對各種化學物質都穩定,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,且無顯著的脹大現象,使其產品的成本較高。

                以氮化硅為結合劑的碳化硅耐火磚制品是由細粉狀硅和氮化硅混合物成型的坯體,在電爐中于1300~1350℃的氮氣氣氛下加熱而制得。硅和氮的反應生成氮化硅形成極兼顧的結合物,將SiC 顆粒結合起來,通過化學反應達到燒結。

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

                此類碳化硅耐火磚制品具有強度高(耐壓強度大于200Mpa,1000℃時抗拉強度為19Mpa)、抗熱震性能好(900℃水冷大于100次)以及荷重軟化開始點高,大于1800℃等特點,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,不被有色金屬潤濕,抗氧化性優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.氮化硅本身為很強韌的纖維狀材料,但與SiC和SiO2薄膜結合不牢固,通常沒有大的氣孔,然而纖維結構使得結構區內略有滲透性,所以還是不能很好的保護SiC顆粒。

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

                在氮化硅配料中,按一定比例加進(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參數。

                這種碳化硅耐火磚制品業可由(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氣流中燒成。

                采用上述制備方法時,必須很好的控制氣氛,使氮氣濃度均勻,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。

                人們在研究Si3N4結合的SiC耐火磚制品的抗熱震性的工作中得出以下結論:

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

                2、Si3N4結合耐火磚制品中,原料SiC粗粒粒度以3.15~1.00mm為宜,粗粒所占比例約在60%時,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結合的SiC制品,當成型生坯密度大于2.4g/cm3,燒成密度大于2.6g/cm3時,碳化硅耐火磚制品的強度和抗熱震性均較好。
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