Sialon-SiC和Si3N4-SiC材料在H2O-H2-N2氣氛中的抗腐蝕性能研究.pdf

1、本文研究了Si3N4/SiC、Sialon/SiC、Sialon/SiC(Z-2)和Sialon/SiC材(Z-3)四種制品在900℃～1150℃范圍內(nèi)處于N2-H2-H2O氣氛中侵蝕100h,通過對侵蝕前后試樣的質(zhì)量、氣孔率、體積密度以及顯微結(jié)構(gòu)的變化來分析試樣的抗侵蝕性能,為其在氫氣還原爐的實(shí)際使用提供理論依據(jù)。研究表明(1)四種材料在從N2-H2-H2O氣氛中的侵蝕主要是與水蒸氣的氧化作用；
　　 (1)通過熱力學(xué)計(jì)算繪制

2、Si3N4/SiC與水蒸氣和氫氣反應(yīng)的優(yōu)勢區(qū)域圖,得到InPN2/InPH2O坐標(biāo)圖,可以看出SiC、Si3N4、Si2N2O和SiO2個(gè)固相的穩(wěn)定存在的區(qū)域；由圖計(jì)算可知,當(dāng)PH2O≈10-7～10-6MPa時(shí),Si3N4、SiC都被氧化成為SiO2；在實(shí)驗(yàn)氣氛中只要水蒸氣分壓和氫氣分壓達(dá)到一定比例時(shí)，Sialon/SiC(Z=2)和Sialon/SiC(Z=3)材料中的Sialon相在該實(shí)驗(yàn)溫度下都能夠被氧化成為SiO2和Al2O3

3、，在試樣表面形成一層氧化膜；
　　 (2)四種試樣的氧化增量隨著溫度的升高是逐漸增大的，并且在同一溫度下，四種試樣的氧化增量大小關(guān)系是：Si3N4/SiC>Sialon/SiC(z=2)>Sialon/SiC(z=3)>Sialon/SiC；這說明四種試樣的抗氧化性大小關(guān)系是：
　　 Sialon/SiC>Sialon/SiC(z=3)>Sialon/SiC(z=2)>PN；試樣在N2-H2-H2O氣氛中氧化增量在同一溫

4、度下隨著爐內(nèi)水蒸氣(H2O)的含量的的增大而逐漸增加的。
　　 (3)對比試樣分別在氧氣和水蒸汽中的氧化，表明在四種試樣H2O-H2-N2氣氛中所發(fā)生的是“活化氧化”，主要是因?yàn)闅夥罩杏袣錃?H2)的存在使四種試樣的氧化產(chǎn)物SiO2還原成了SiO氣體。
　　 (4)由XRD衍射分析和SEM掃描電鏡分析可知Sialon/SiC材料的抗水蒸氣的氧化性比Si3N4/SiC要好，發(fā)生反應(yīng)后在Sialon/SiC試樣的表面生成一層