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SiC所具有的高導(dǎo)熱性、高強(qiáng)度、熱膨脹低、與爐渣難以反映等優(yōu)良特性被作為爐渣反應(yīng)和高溫剝落嚴(yán)重部位耐火材料的主要原料使用。
隨著SiC加入量的增加其抗渣性能有一定的提高。SiC在高溫下的氧化是SiC質(zhì)耐火材料損毀室溫主要原因,根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算,SiC在高溫下氧化氣氛下的不穩(wěn)定是十分顯著的,然后它卻可以在1600℃的氧化氣氛下長(zhǎng)期使用,著很大程度上是由于形成SiO2保護(hù)膜的結(jié)果。
碳化硅(SiC),又稱金剛砂。1891年美國(guó)人艾契遜(Acheson)發(fā)明了碳化硅的工業(yè)制造方法。碳化硅是用天然硅石、碳、木屑、工業(yè)鹽作基本合成原料,在電阻爐中加熱反應(yīng)合成。其中加入木屑是為了使塊狀混合物在高溫下形成多孔性,便于反應(yīng)產(chǎn)生的大量氣體及揮發(fā)物從中排除,避免發(fā)生,因?yàn)楹铣蒊T碳化硅,將會(huì)生產(chǎn)約1.4t的(CO)。工業(yè)鹽(NaCl)的作用是便于除去料中存在的氧化鋁、氧化鐵等雜質(zhì)。
(二)制品制造工藝
單純用α-SiC制造制品,由于其硬度較大,將其磨成微米級(jí)細(xì)粉相當(dāng)困難,而且顆粒呈板狀或針狀,用它壓成的坯體,即使在加熱到它的分解溫度附近,也不會(huì)發(fā)生明顯的收縮,難以燒結(jié),制品的致密化程度低,能力也差。因此,在工業(yè)生產(chǎn)制品時(shí),在α-SiC中加入少量的顆粒呈球形的β-SiC細(xì)粉和采用添加物的辦法來(lái)獲得致密制品。作為制品結(jié)合劑的添加物,按種類可分為氧化物、氮化物、石墨等多種,如粘土、氧化鋁、鋯英石、莫來(lái)石、石灰、玻璃、氮化硅、氧氮化硅、石墨等。成型粘結(jié)劑溶液可用羧纖維素、聚乙烯醇、木質(zhì)素、淀粉、氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠等其中的一種或幾種。
除了用燒結(jié)法制造碳化硅制品以外,自從發(fā)明了熱壓燒結(jié)技術(shù)以后,碳化硅制品也可以用熱壓法制造,并且可以獲得更優(yōu)良的燒結(jié)性能。熱壓工藝是把坯料的成型和燒成結(jié)合為一個(gè)過程,即坯料在高溫同時(shí)又在壓力下一次成型并燒結(jié)。這種方法在冶金工業(yè)中用于粉末冶金已有數(shù)十年的歷史,在特種耐火材料工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用。采用熱壓成型燒結(jié),可以縮短制造時(shí)間,降結(jié)溫度,改善制品的顯微結(jié)構(gòu),增加制品的致密度,提高材料的性能。選擇適當(dāng)?shù)臏囟取毫团髁狭6鹊葻釅汗に嚄l件,就可達(dá)到優(yōu)良的熱壓效果。熱壓工藝對(duì)難熔化合物的制造特別有用。熱壓用的模具因?yàn)榧纫?jīng)受1000℃以上的高溫,并且還要在高溫下承受數(shù)kN的壓力,因此,對(duì)制造難熔化合物制品一般均用高強(qiáng)度石墨作模具。