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制备的保温时间对硅碳棒抗氧化性能的影响
    图4.2莫来石/SiC/A1z03/Si粉未封闭硅碳棒在1300℃氧化lOh增重率与原料中Si含量的关系当原料中的Si含量较少时,由反应:Szs)+2g=SiOz(s)生成Si0:量减少,同时硅碳棒高温制备时能够熔融填补硅碳棒孔隙和裂纹的液态Si减少,形成的玻璃态保护膜不够完整致密,氧进入碳化硅基体有了通道,使硅碳棒抗氧化失效;当Si含量过高时,副反应:2Szl)+2g=2Si0(g)生成的气体产物Si0量增加,气体产物的挥发加剧,超过硅碳棒本身自愈合的速度,气体挥发留下的孔洞为氧的进入提供通道,氧气通过孔洞直接进入碳化硅基体,使得基体迅速氧化,氧化增重明显;当Si含量适中时,Si的反应最为平衡,在硅碳棒中起到的抗氧化效果最好。从实验可知:当原料中的Si含量为20%时(如图4.2所示),硅碳棒具有最佳的抗氧化效果。
    图4.3分别是1400℃保温1h,2h,3h,4h制得的未封闭莫来石/SiC/A120/Si硅碳棒在1300℃下的氧化增重率曲线。可以看出氧化温度为1300℃时,随保温时间的增加,氧化增重率的增幅平缓。保温时问分别为1h,2h,3h,4h时,在氧化温度为1300℃的氧化增重率曲线这可以由因保温时间不同而导致的硅碳棒差异得到解释。前一章已经提到,保温时间的长短对原料的铺展有一定影响,随着保温时间的延长,硅碳棒表面形成的Si0:层越来越连续,同时熔融的液相Si也越来越多,在形成硅碳棒时液体的充分流动,其流动和扩散的时间相应增加,液相物质在硅碳棒表面铺展的更加充分,表面变得连续。
    硅碳棒在不同制备温度的抗氧化效果硅碳棒在不同温度下生成封闭玻璃物质的速度和数量不同。随着氧化温度的升高,生成的二氧化硅玻璃的流动性会越好,这样就能较好的对硅碳棒在制备过程中产生的微裂纹进行封闭,有效的减少了氧气与基体材料的直接接触面积,从而减少了材料的氧化。
    图4.4是分别在1200℃,1300℃,1400℃制备温度下保温1h,2h,3h,4h制备的莫来石//SiC/A1203/Si未封闭硅碳棒的氧化增重率曲线。可以看出,制备温度越高,氧化增重率越小。主要的原因是制备温度越高,硅碳棒中的SiC和Si与气氛中的氧气反应越强烈,生成的玻璃物质Si02越多,同时,熔融的液相Si也增多。这些物质封闭了硅碳棒制备过程中产生的裂纹。制备温度越高,玻璃物质的流动性就越好,这样对硅碳棒表面裂纹的封闭就越有效果,氧气通过裂纹与基体直接接触的面积就越小,氧化速率就越小。www.beritawan.com
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