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硅碳棒高温抗氧化性能的重要因素

    MoSi:表面生成的Si0:膜是影响MoSi:硅碳棒高温抗氧化性能的重要因素,为研究硅碳棒的致密性和稳定性,提出以金属原子和其氧化物的体积比作为判据对其氧化膜的致密性和稳定胜进行表征。计算PB R的公式如下:式中RPB即金属原子和其氧化物的体积比,Vo为生成氧化物的体积,VM为被氧化金属的体积,Mo为生成氧化物的质量,MM为被氧化金属的质量,n为氧化物分子中金属的原子数,PM为被氧化金属的密度,po为生成氧化物的密度。当Vo小于VM时,即RPBG 1氧化生成的氧化膜难以完全覆盖金属的表面,硅碳棒受到拉应力,这将导致部分金属暴露在氧化环境中受到氧化。VO等于VM是一种理想情况,即生成的氧化物完全覆盖于金属表面,隔绝了大部分氧气与金属的接触,但事实上这种理想情况难以达到。当VO大于VM时,氧化物膜除了完全覆盖金属表面外,还存在多余部分。而多余的氧化也倾向与覆盖着金属表面,这使得硅碳棒内存在压应力。一般认为,在1 GRPBG2时,硅碳棒内部的压应力低。而当RPB2时,硅碳棒中多余的部分己经等于或大于覆盖金属的部分,这使得生成的硅碳棒内部的压应力高,导致硅碳棒破裂。
    关于MoSi:表面硅碳棒稳定性的探究可以利用该理论,在氧分压高的情况下,MoSi:按照反应(1-3)进行氧化,若Moo:不出现挥发,则MoSi:的RPB为3.19,说明在低的氧化温度(400600 ℃)下,MoSi:抗氧化性能差。当氧化温度提高,Moo:完全挥发时,MoSi:的RPB为1.94,说明在高温氧化环境中,MoSi:所生成的氧化保护膜具有良好的稳定性。当材料内部氧分压降低,MoSi:按照反应(1-1)进行反应生成MosSi:和Si0:时,MoSi:的RPB为1.36,其RPB更接近于1,反应生成的氧化膜将更稳定。高温氧化环境下MoSi:生成的Si0:不仅为其提供了良好的高温抗氧化性能,而且还使得MoSi:具有良好的自愈合特性。当环境温度高于1200℃, MoSi:表面将生成一层致密的非晶态Si0:保护膜,这层保护膜具有良好的流动性,对材料的缺陷可以起到愈合作用。故此,除用于制备硅碳棒外,MoSi:还用于制备高温抗氧化涂层,这也是其最早的应用。www.beritawan.com

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