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          添加氮化硅鐵對Al2O3-SiC-C鐵溝澆注料性能影響

          發布時間:2020-10-19
            1.氮化硅鐵加入量對Al2O3-SiC-C澆注料高溫抗折強度的影響:
            加入Si3N4及Fe-Si3N4的試樣1400℃×30min的高溫抗折強度分析得出,氮化硅的加入對鐵溝澆注料的影響不大,其高溫抗折強度僅有少量的提高。添加氮化硅鐵對Al2O3-SiC-C鐵溝澆注料
            相對于氮化硅加入量為5%~10%的試樣,加入3%Fe-Si3N4的高溫抗折強度即能夠與之持平。而且隨著Fe-Si3N4加入量的增加,高溫抗折強度增長較快。由此看出,Fe-Si3N4加入對高爐出鐵溝澆注料的高溫抗折強度影響是較大的。Fe-Si3N4中的鐵促進了氮化硅向碳化硅的轉化,增強了該體系澆注料的基質。
            同時,生成的高碳鐵合金在基質中的彌散也促進了材料的燒結、致密化,提高了強度。將經高溫抗折處理后的試樣塊在潮濕空氣中長時間放置,發現試樣塊的斷面上出現很多紅色的Fe2O3均勻分散于基質中,很致密。
            2.氮化硅鐵加入量對澆注料抗氧化性能的影響:
            從試驗中具有不同Fe-Si3N4加入量的試樣表面氧化膜的顯微結構進行分析,得出,隨著Fe-Si3N4加入量的增加,氧化后試樣的表面越來越致密,表面所生成的氧化膜越來越平整,以致于覆蓋了整個表面,從而有利于防止材料的進一步氧化,起到了抗氧化的作用。
            3.氮化硅鐵對Al2O3-SiC-C澆注料防氧化行為機理分析:
            從各試樣氧化層的圖示分析顯示,出鐵溝材料表面的氮化硅及碳化硅氧化后,碳便成為與氧親和力較強的組分,氧化層的碳則被氧化形成脫碳層,由此,材料表面的氣孔也將增加。
            從材料氧化的動力學過程來看,在氧氣通過脫碳層向內部擴散時,氮化硅鐵氧化后剩余的鐵相材料起到過濾部分氧氣O2(g)的能力,生成氧化鐵(FeO);而FeO的生成,將使以SiO2、Al2O3-SiO2或SiO2-A2O3-CaO為主要成分的氧化層的熔點降低,流動性增強,從而形成致密均勻的氧化層,封堵氣孔,阻止了氧向內部的擴散,達到了防止內部碳氧化的目的。
            由于氧化鐵(FexO)的作用,添加氮化硅鐵試樣表面氧化層封閉較早,也就是說能夠較早地形成覆蓋于材料表面的氧化層而阻止碳素的進一步氧化。相同條件下,如果沒有氧化鐵(FexO)產物的參與,形成封閉氧化層所經歷的時間較長,氧化層就會較厚。這說明了氮化硅鐵對Al2O3-SiC-C體系材料具有很好的防氧化的作用。
            4.氮化硅鐵對Al2O3-SiC-C澆注料抗渣浸蝕性分析:
            防氧化性能對Al2O3-SiC-C澆注料的使用是非常關鍵的,但是,如果材料內部的鐵仍以氧化鐵(FeO)形式存在,對高溫使用性能則是非常有害的。因此有必要研究Fe-Si3N4加入量對鐵溝澆注料抗渣侵蝕性的影響以及材料內部鐵的存在形式。從氮化硅鐵加入量不同時試樣的渣侵深度試驗看出,Fe-Si3N4加入量(質量分數)在8%以內,不影響材料的抗渣侵蝕性。
            試驗在使用條件下(1450℃),材料內部的氧分壓為1.077×10-16MPa。此時并沒有發生反應氧化反應,即鐵不能以氧化鐵(FeO)形式存在。另外,由于氮化硅鐵含鐵量(質量分數)為12%~17%,在Al2O3-SiC-C澆注料中氮化硅鐵加入量(質量分數)僅為5%~8%,所以,不影響材料的抗渣鐵侵蝕性。
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