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碳化硅耐火材料
發(fā)布時(shí)間：2017/10/24 16:33:26 點(diǎn)擊率： 來源:艾米 作者：榮盛耐材碳化硅耐火材料使用性能
循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)特的工況條件，要求爐襯材料具有優(yōu)異的抗沖刷磨損性和熱震穩(wěn)定性，對碳化硅質(zhì)材料來說，還應(yīng)具有優(yōu)良的抗氧化性能。
1、抗沖刷磨損性
采用GB/T 18301-2001測定Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品的耐磨損性。試驗(yàn)結(jié)果列于表2，并與氧化物結(jié)合SiC材料作比較。表2數(shù)據(jù)表明Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品的磨損量遠(yuǎn)低于氧化物結(jié)合SiC材料，完全滿足循環(huán)流化床鍋爐用Si3N4結(jié)合SiC材料要求磨損量<7 cm3的技術(shù)條件。
表2 耐磨損性試驗(yàn)結(jié)果
2、抗熱震性
圖5為不同結(jié)合相SiC制品的抗熱震性能對比�？梢钥闯鯯i3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品5次熱震循環(huán)后的殘余強(qiáng)度遠(yuǎn)高于粘土結(jié)合和氧化物結(jié)合，前者抗熱震性優(yōu)于后者。同時(shí)還可看出，Si3N4結(jié)合SiC材料的破壞是突然的，5次熱震循環(huán)后強(qiáng)度突然下降。而Si2N2O結(jié)合SiC在5次熱震循環(huán)以后的殘余抗折強(qiáng)度沒有突然下降，有一個(gè)平緩下降的趨勢，表現(xiàn)出比Si3N4結(jié)合SiC材料更優(yōu)越的抗熱震性能。
3、抗氧化性
表明氮化物結(jié)合碳化硅的抗氧化性好，氧化物結(jié)合的次之，粘土結(jié)合的差。粘土結(jié)合的隨氧化時(shí)間的延長，氧化增重呈線性比例增加趨勢。而氮化物結(jié)合的與氧化物結(jié)合的氧化增重規(guī)律相似，在100h以前氧化速度增快，而后氧化增重比較緩慢，但隨著氧化時(shí)間的延長，二者的情況就大不相同了。氧化物結(jié)合碳化硅氧化形成SiO2時(shí)，靠推動(dòng)SiC顆粒之間分離而使制品產(chǎn)生膨脹、裂紋。而氮化物結(jié)合SiC制品體積不會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)槠浣Y(jié)合相氧化形成的SiO2沒有引起材料的膨脹而是填充了氣孔，堵塞了氧化性介質(zhì)進(jìn)一步氧化侵蝕的通道。
在顯氣孔率相同的條件下，我們曾在1150℃的流動(dòng)空氣中對Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品進(jìn)行了60h氧化試驗(yàn)，結(jié)果表明Si2N2O結(jié)合SiC的氧化增重量僅為0.81%，而Si3N4結(jié)合SiC的氧化增重量高達(dá)1.3%，說明Si2N2O結(jié)合SiC的抗氧化能力更優(yōu)于Si3N4結(jié)合SiC。
4、抗CO性
在實(shí)際使用過程中，碳化硅質(zhì)耐火材料的氧化實(shí)際上是受到循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)弱氧化性氣體CO/CO2的緩慢氧化侵蝕。我們曾對不同廠家生產(chǎn)的Si3N4結(jié)合SiC制品的抗CO能力進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3 抗CO試驗(yàn)結(jié)果（500℃×200h，CO流量0.5L/分）
表3數(shù)據(jù)表明除B廠由于制品開裂線變化較大外，其它廠家線變化均很小。洛耐院Si3N4結(jié)合SiC抗CO侵蝕后，重量保持不變，強(qiáng)度略有增加。相比較而言，洛耐院的Si3N4結(jié)合SiC制品的抗CO侵蝕能力更強(qiáng)。
循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)特的工況條件，要求爐襯材料具有優(yōu)異的抗沖刷磨損性和熱震穩(wěn)定性，對碳化硅質(zhì)材料來說，還應(yīng)具有優(yōu)良的抗氧化性能。
1、抗沖刷磨損性
采用GB/T 18301-2001測定Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品的耐磨損性。試驗(yàn)結(jié)果列于表2，并與氧化物結(jié)合SiC材料作比較。表2數(shù)據(jù)表明Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品的磨損量遠(yuǎn)低于氧化物結(jié)合SiC材料，完全滿足循環(huán)流化床鍋爐用Si3N4結(jié)合SiC材料要求磨損量<7 cm3的技術(shù)條件。
表2 耐磨損性試驗(yàn)結(jié)果
2、抗熱震性
圖5為不同結(jié)合相SiC制品的抗熱震性能對比�？梢钥闯鯯i3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品5次熱震循環(huán)后的殘余強(qiáng)度遠(yuǎn)高于粘土結(jié)合和氧化物結(jié)合，前者抗熱震性優(yōu)于后者。同時(shí)還可看出，Si3N4結(jié)合SiC材料的破壞是突然的，5次熱震循環(huán)后強(qiáng)度突然下降。而Si2N2O結(jié)合SiC在5次熱震循環(huán)以后的殘余抗折強(qiáng)度沒有突然下降，有一個(gè)平緩下降的趨勢，表現(xiàn)出比Si3N4結(jié)合SiC材料更優(yōu)越的抗熱震性能。
3、抗氧化性
表明氮化物結(jié)合碳化硅的抗氧化性好，氧化物結(jié)合的次之，粘土結(jié)合的差。粘土結(jié)合的隨氧化時(shí)間的延長，氧化增重呈線性比例增加趨勢。而氮化物結(jié)合的與氧化物結(jié)合的氧化增重規(guī)律相似，在100h以前氧化速度增快，而后氧化增重比較緩慢，但隨著氧化時(shí)間的延長，二者的情況就大不相同了。氧化物結(jié)合碳化硅氧化形成SiO2時(shí)，靠推動(dòng)SiC顆粒之間分離而使制品產(chǎn)生膨脹、裂紋。而氮化物結(jié)合SiC制品體積不會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)槠浣Y(jié)合相氧化形成的SiO2沒有引起材料的膨脹而是填充了氣孔，堵塞了氧化性介質(zhì)進(jìn)一步氧化侵蝕的通道。
在顯氣孔率相同的條件下，我們曾在1150℃的流動(dòng)空氣中對Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品進(jìn)行了60h氧化試驗(yàn)，結(jié)果表明Si2N2O結(jié)合SiC的氧化增重量僅為0.81%，而Si3N4結(jié)合SiC的氧化增重量高達(dá)1.3%，說明Si2N2O結(jié)合SiC的抗氧化能力更優(yōu)于Si3N4結(jié)合SiC。
4、抗CO性
在實(shí)際使用過程中，碳化硅質(zhì)耐火材料的氧化實(shí)際上是受到循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)弱氧化性氣體CO/CO2的緩慢氧化侵蝕。我們曾對不同廠家生產(chǎn)的Si3N4結(jié)合SiC制品的抗CO能力進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3 抗CO試驗(yàn)結(jié)果（500℃×200h，CO流量0.5L/分）
表3數(shù)據(jù)表明除B廠由于制品開裂線變化較大外，其它廠家線變化均很小。洛耐院Si3N4結(jié)合SiC抗CO侵蝕后，重量保持不變，強(qiáng)度略有增加。相比較而言，洛耐院的Si3N4結(jié)合SiC制品的抗CO侵蝕能力更強(qiáng)。
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