氧化物对碳化硅抗氧化性能的影响

丛丽娜

(唐山学院，河北 唐山 063000)

氧化物对碳化硅抗氧化性能的影响

丛丽娜

(唐山学院，河北 唐山 063000)

掺加氧化钙、氧化铝、氧化锆于碳化硅中，探讨各种氧化物在不同加入量、不同温度时对碳化硅高温抗氧化性能的影响。实验结果表明：所选氧化物中，氧化铝提高碳化硅抗氧化性能最好，较合适的加入量为2%。

碳化硅;氧化钙;氧化铝;氧化锆;抗氧化性

碳化硅材料是一种共价键性极强的化合物，具有强度高、导热性好、热膨胀系数小、热稳定性好等特点，是一种广泛应用的耐高温材料。但是，由于碳化硅同氧气可以发生反应，高温下不可避免的带来氧化问题，为此，探讨氧化物对碳化硅抗氧化性能的影响[1-3]。

1 实验

1.1 实验主要仪器、原料及药品

实验主要仪器为：KSX箱式节能电炉(湘潭华丰仪器有限公司)，FA2204B电子天平(上海精密科学仪器有限公司)。

实验主要原料为：碳化硅粉(取自某碳化硅厂)。药品为：氧化钙(成都市科龙化工试剂厂)、氧化铝及氧化锆(天津市光复精细化工研究所)，药品均为分析纯。

1.2 实验方案

取一定量的碳化硅粉，加入不同量、不同种类的氧化物，在不同的温度下进行灼烧热处理，测定碳化硅增重情况，用增重百分率表征碳化硅氧化状况，即用碳化硅增重百分率表征碳化硅的抗氧化性能，增重百分率越高，抗氧化性能越低。

碳化硅增重百分率A表示为：

A=(m2-m1)/m1×100%

式中：A——碳化硅增重百分率(简称碳化硅增重率)；

m1——灼烧前碳化硅粉质量；

m2——灼烧后碳化硅粉质量。

2 实验结果与讨论

2.1 温度对碳化硅粉增重的影响

在不加入任何外加氧化物的情况下，取10g碳化硅粉，实验研究1000，1100，1200℃氧化气氛下碳化硅粉增重情况。实验结果见表1。

表1 温度对碳化硅粉增重的影响

由表1可见，随着温度的提高，碳化硅粉增重率逐渐提高，显示出碳化硅高温不稳定性，温度越高，碳化硅越容易被氧化。

2.2 氧化钙对碳化硅粉增重的影响

取10g碳化硅粉，按外加计加入氧化钙，其加入量分别为1%、2%、3%，研究氧化钙不同加入量及不同温度下对碳化硅增重的影响。实验结果见表2。

表2 氧化钙加入量及温度对碳化硅粉增重的影响

由表2可见，在同样温度下，随着氧化钙加入量的增加，碳化硅的增重率有上升趋势，但变化不明显。但不同温度的作用却是随着温度的提高碳化硅的增重率逐渐提高，但比不加入任何物质时碳化硅的增重率明显减少，说明氧化钙的加入对碳化硅的抗氧化性能提高取到了一定的作用。

2.3 氧化铝对碳化硅粉增重的影响

取10g碳化硅粉，按外加计加入氧化铝，其加入量分别为1%、2%、3%，研究氧化铝不同加入量及不同温度下对碳化硅增重的影响。实验结果见表3。

表3 氧化铝加入量及温度对碳化硅粉增重的影响

由表3可见，同温度下，随着氧化铝加入量的提高，碳化硅增重率均略有下降，说明加入量的提高对碳化硅抗氧化物性能的提高有利，但变化不大且随着氧化铝加入量的提高变化趋于不明显。不同温度下，随着温度的提高，仍然看出碳化硅增重仍在提高，说明在加入氧化铝时，温度提高碳化硅仍被氧化。由表3和表2对比，氧化铝的加入，对碳化硅抗氧化性能提高效果优于氧化钙。

2.4 氧化锆对碳化硅粉增重的影响

取10g碳化硅粉，按外加计加入氧化锆，其加入量分别为1%、2%、3%，研究氧化锆不同加入量及不同温度下对碳化硅增重的影响。实验结果见表4。

表4 氧化锆加入量及温度对碳化硅粉增重的影响

由表4可见，同温度下，碳化硅增重率随氧化锆加入量增加大体相当，变化规律不明显。随着温度的提高，碳化硅增重率仍然同其他氧化物加入呈现一样的规律，即温度提高，碳化硅增重率提高，碳化硅被氧化程度提高。

对以上所加入的氧化物而言，对提高碳化硅抗氧化物性能来说，加入氧化铝最好，氧化钙次之；氧化铝加入量越高，对提高碳化硅抗氧化性能而言作用越明显，但考虑到不致使碳化硅材料其他性能下降，加入量也不宜过多，选取2%为宜。

3 结论

碳化硅在氧化气氛高温处理时，会产生增重现象，随着温度的提高增重提高。

添加氧化物于碳化硅中，氧化物对碳化硅高温增重产生影响，所选氧化物中，提高碳化硅抗氧化性能最好的氧化物为氧化铝，较合适的加入量为2%。

[1] 潘裕柏, 汪东亮. 氮化硅结合碳化硅耐火材料的物理和机械性能研究[J]. 耐火材料, 1994, 28(1): 55-56.

[2] 张志金, 王富耻, 于晓东,等. 碳化硅多孔陶瓷的制备及研究进展[J].材料导报, 2009, 23(1): 476-478.

[3] 粟庆田,王 献.碳化硅、氮化硅材料力学性能的研究[J].应用科技, 2002, 29(10): 59-61.

(本文文献格式：丛丽娜.氧化物对碳化硅抗氧化性能的影响[J].山东化工，2016，45(24)：30-31.)

2016-11-07

丛丽娜(1970—)，女，辽宁大连人，讲师，主要从事材料专业教学和科研工作。

TQ175.71+1

A

1008-021X(2016)24-0030-02