Sialon/Si3N4-SiC系材料中高温氧化行为的研究

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本文在氮化炉中用电子天平连续称重法研究了Si3N4/SiC和Sialon/SiC在800~950℃空气中的氧化行为,为其在铝电解槽侧壁上的实际应用提供有益的试验依据。实验发现:(1) Si3N4/SiC和Sialon/SiC材料约在800℃开始氧化。(2)不同材质或成型方式的三种试样抗氧化性能优劣表现为氧化增重的不同:浇注成型Sialon/SiC最好,压力成型Sialon/SiC次之,压力成型Si3N4/SiC最差;且随着氧化温度升高,三种试样的氧化增量都增大,即氧化越严重。(3)在800℃、850℃、900℃、950℃空气里的保温过程中,Si3N4/SiC和Sialon/SiC试样氧化前期的氧化增量与氧化时间都基本呈直线关系,氧化后期的氧化增量与时间关系曲线均近似呈抛物线关系。即氧化前期反应速度受界面化学反应控制,氧化后期反应速度受扩散控制,且氧化反应前、后期的速度常数都符合关系:K1223K>K1173K>K1123K>K1073K,KPN>KPS>KCS。(4)浇注成型Sialon/SiC的表观活化能最大,压力成型Sialon/SiC次之,压力成型Si3N4/SiC表观活化能最小。(5)氧化后气孔变得比较平缓,且气孔率均比原样低,体积密度比原样高,孔径变小。(6)从外观来看氧化后的三种试样表面均有一层灰白色物质覆盖,电镜扫描发现氧化后试样表面有明显不同于基质的层面,经能谱分析该层物质主要成分为Si、O,进行X射线衍射分析发现试样表面物质为SiO2氧化膜。
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