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        氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響

        2016-09-05 12:40:36叢麗娜
        山東化工 2016年24期
        關鍵詞:氧化鈣氧化鋯碳化硅

        叢麗娜

        (唐山學院,河北 唐山 063000)

        氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響

        叢麗娜

        (唐山學院,河北 唐山 063000)

        摻加氧化鈣、氧化鋁、氧化鋯于碳化硅中,探討各種氧化物在不同加入量、不同溫度時對碳化硅高溫抗氧化性能的影響。實驗結(jié)果表明:所選氧化物中,氧化鋁提高碳化硅抗氧化性能最好,較合適的加入量為2%。

        碳化硅;氧化鈣;氧化鋁;氧化鋯;抗氧化性

        碳化硅材料是一種共價鍵性極強的化合物,具有強度高、導熱性好、熱膨脹系數(shù)小、熱穩(wěn)定性好等特點,是一種廣泛應用的耐高溫材料。但是,由于碳化硅同氧氣可以發(fā)生反應,高溫下不可避免的帶來氧化問題,為此,探討氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響[1-3]。

        1 實驗

        1.1 實驗主要儀器、原料及藥品

        實驗主要儀器為:KSX箱式節(jié)能電爐(湘潭華豐儀器有限公司),F(xiàn)A2204B電子天平(上海精密科學儀器有限公司)。

        實驗主要原料為:碳化硅粉(取自某碳化硅廠)。藥品為:氧化鈣(成都市科龍化工試劑廠)、氧化鋁及氧化鋯(天津市光復精細化工研究所),藥品均為分析純。

        1.2 實驗方案

        取一定量的碳化硅粉,加入不同量、不同種類的氧化物,在不同的溫度下進行灼燒熱處理,測定碳化硅增重情況,用增重百分率表征碳化硅氧化狀況,即用碳化硅增重百分率表征碳化硅的抗氧化性能,增重百分率越高,抗氧化性能越低。

        碳化硅增重百分率A表示為:

        A=(m2-m1)/m1×100%

        式中:A——碳化硅增重百分率(簡稱碳化硅增重率);

        m1——灼燒前碳化硅粉質(zhì)量;

        m2——灼燒后碳化硅粉質(zhì)量。

        2 實驗結(jié)果與討論

        2.1 溫度對碳化硅粉增重的影響

        在不加入任何外加氧化物的情況下,取10g碳化硅粉,實驗研究1000,1100,1200℃氧化氣氛下碳化硅粉增重情況。實驗結(jié)果見表1。

        表1 溫度對碳化硅粉增重的影響

        由表1可見,隨著溫度的提高,碳化硅粉增重率逐漸提高,顯示出碳化硅高溫不穩(wěn)定性,溫度越高,碳化硅越容易被氧化。

        2.2 氧化鈣對碳化硅粉增重的影響

        取10g碳化硅粉,按外加計加入氧化鈣,其加入量分別為1%、2%、3%,研究氧化鈣不同加入量及不同溫度下對碳化硅增重的影響。實驗結(jié)果見表2。

        表2 氧化鈣加入量及溫度對碳化硅粉增重的影響

        由表2可見,在同樣溫度下,隨著氧化鈣加入量的增加,碳化硅的增重率有上升趨勢,但變化不明顯。但不同溫度的作用卻是隨著溫度的提高碳化硅的增重率逐漸提高,但比不加入任何物質(zhì)時碳化硅的增重率明顯減少,說明氧化鈣的加入對碳化硅的抗氧化性能提高取到了一定的作用。

        2.3 氧化鋁對碳化硅粉增重的影響

        取10g碳化硅粉,按外加計加入氧化鋁,其加入量分別為1%、2%、3%,研究氧化鋁不同加入量及不同溫度下對碳化硅增重的影響。實驗結(jié)果見表3。

        表3 氧化鋁加入量及溫度對碳化硅粉增重的影響

        由表3可見,同溫度下,隨著氧化鋁加入量的提高,碳化硅增重率均略有下降,說明加入量的提高對碳化硅抗氧化物性能的提高有利,但變化不大且隨著氧化鋁加入量的提高變化趨于不明顯。不同溫度下,隨著溫度的提高,仍然看出碳化硅增重仍在提高,說明在加入氧化鋁時,溫度提高碳化硅仍被氧化。由表3和表2對比,氧化鋁的加入,對碳化硅抗氧化性能提高效果優(yōu)于氧化鈣。

        2.4 氧化鋯對碳化硅粉增重的影響

        取10g碳化硅粉,按外加計加入氧化鋯,其加入量分別為1%、2%、3%,研究氧化鋯不同加入量及不同溫度下對碳化硅增重的影響。實驗結(jié)果見表4。

        表4 氧化鋯加入量及溫度對碳化硅粉增重的影響

        由表4可見,同溫度下,碳化硅增重率隨氧化鋯加入量增加大體相當,變化規(guī)律不明顯。隨著溫度的提高,碳化硅增重率仍然同其他氧化物加入呈現(xiàn)一樣的規(guī)律,即溫度提高,碳化硅增重率提高,碳化硅被氧化程度提高。

        對以上所加入的氧化物而言,對提高碳化硅抗氧化物性能來說,加入氧化鋁最好,氧化鈣次之;氧化鋁加入量越高,對提高碳化硅抗氧化性能而言作用越明顯,但考慮到不致使碳化硅材料其他性能下降,加入量也不宜過多,選取2%為宜。

        3 結(jié)論

        碳化硅在氧化氣氛高溫處理時,會產(chǎn)生增重現(xiàn)象,隨著溫度的提高增重提高。

        添加氧化物于碳化硅中,氧化物對碳化硅高溫增重產(chǎn)生影響,所選氧化物中,提高碳化硅抗氧化性能最好的氧化物為氧化鋁,較合適的加入量為2%。

        [1] 潘裕柏, 汪東亮. 氮化硅結(jié)合碳化硅耐火材料的物理和機械性能研究[J]. 耐火材料, 1994, 28(1): 55-56.

        [2] 張志金, 王富恥, 于曉東,等. 碳化硅多孔陶瓷的制備及研究進展[J].材料導報, 2009, 23(1): 476-478.

        [3] 粟慶田,王 獻.碳化硅、氮化硅材料力學性能的研究[J].應用科技, 2002, 29(10): 59-61.

        (本文文獻格式:叢麗娜.氧化物對碳化硅抗氧化性能的影響[J].山東化工,2016,45(24):30-31.)

        2016-11-07

        叢麗娜(1970—),女,遼寧大連人,講師,主要從事材料專業(yè)教學和科研工作。

        TQ175.71+1

        A

        1008-021X(2016)24-0030-02

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