逆反应烧结工艺制备Si3N4

逆反应烧结工艺制备Si3N4-SiC复合耐火材料
Si3N4-SiC复合材料是较早用于高炉内衬的材料,同时在有冶炼炉、陶瓷棚板等方面也有应用。由于Si3N4SiC材料本身都是高软化温度和共价键化合物,很难烧结,须在很高温度,甚至热压烧结。耐火材料用量很大无法采用此工艺,因此利用金属Si氮化反应烧结,在氮气保护下,通过氮化炉生产。这个工艺成本较高,需要专用的氮化炉和氮气。而目前大规模、低成本的氮化硅合成原料已经开发成功。因此我们采用正常气氛烧结方法来研究氮化硅碳化硅体系的烧结性能。将这种把氮化物转化为氧化物的烧结反应称为“逆向反应烧结工艺”,采用此工艺制备的Si3便携式存储N4-SiC复合材料性能优良,完全可以取代传统工艺生产的Si3N4-SiC复合材料,在钢铁工业、有冶炼、陶瓷窑具等方面有很大的应用前景。
1逆反应烧结工艺
目前Si3白菊醋N4-SiC复合材料的制备工艺是将Si经氮化成Si3N4 而与SiC结合,如果把此工艺看为正向烧结,则新工艺是指在氧化气氛下用常规烧结炉烧制非氧化物复合材料的工艺,即将Si3N4反过来氧化成氧化硅或氧氮化硅进行烧结的,所以称之为“逆向反应烧结”。逆反应烧结工艺是工艺的基本要求是,首先控制在材料内部形成足够的新生氧化物或氮氧化物,然后再形
成牢固的表面膜将其封闭起来进行高温烧结。因为Si3N4已可低价位大量供应,又无需氮气保护,在常规炉中生产,所以成本低。
2逆反应烧结制造的Si3N4-SiC应用复合材料陶瓷棚板的使用性能
我们为了验证逆反应烧结氮化硅碳化硅制品的应用性能,进行了与传统工艺生产的陶瓷棚板进行了实际应用的比较。
经过产品使用和质量跟踪,发现传统工艺生产的氧化硅结合碳化硅陶瓷棚板,主要出现以下几方面问题:www.dd131)辊道窑急冷区(7501250℃)的长度小于18米时,棚板裂板严重,而大于19米长度时的裂板程度很低;2)在推板窑中,当推板窑从入窑到出窑时间大于或等于22小时,几乎无裂板。当推板窑(烧结温度:12301350℃)的入窑到出窑时间少于等于16小时,裂板非常严重无法使用;3)在梭式窑中,氧化硅结合碳化硅陶瓷棚板平均使用150次左右时发生裂板。
而采用逆反应烧结工艺制备Si3N4-SiC复合材料陶瓷棚板使用性能优于传统工艺生产的氧化硅结合碳化硅陶瓷棚板,在梭式窑中可以实现300次使用而裂板率少于20%。用在少于16小时推板窑后,已经达到120次未开裂的结果。
3 抗冰晶石电解液侵蚀性能的研究
氮化硅结合碳化硅制品最主要的应用之一是用于铝、铜和锌的生产,用作熔池或电解槽(还原槽)内衬。还原电解槽侧衬受金属铝和作为添加剂的冰晶石的侵蚀,而Si水质改良3N4结合SiC材料对金属铝不浸润,与冰晶石也不发生化学反应,是制作电解槽侧墙内衬砖的理想材料。特别由于其具有强度高、耐磨性能好、不导电的特性,所以在其表面能形成氧化铝和冰晶石的共熔物,像层保护膜,以保护槽衬工作层,增加电解槽的使用寿命。同时,由于其导热性低于碳砖,所以用作侧墙可以减薄,也可以输入更高的功率,从而扩大电解槽容积,提高了槽的生产能力。另外,由于该材料电阻率高,可以减少侧墙电耗的15%左右,节约能源,保护环境。因此氮化硅-碳化硅复合材料作为铝电解槽的侧壁材料已在全国普遍推广,其中重要的原因是该材料既耐大气氧化和冰晶石电解液侵蚀,又抗金属铝液侵蚀。
我们将逆反应烧结氮化硅碳化硅制品应用于铝电解侧墙,经过使用发现其耐冰晶石熔体渗透和侵蚀性能均优于氮化烧结制备。水情监测
4结束语
瓶花木
逆反应烧结氮化硅碳化硅制品的使用性能表明,采用逆反应烧结技术制备的氮化硅碳化硅复合材料在物理性能、耐金属和熔体渗透性能上均优于采用金属硅氮化结合的碳化硅制品。而且采用逆反应烧结工艺制作的陶瓷窑用棚板的使用性能优于传统工艺生产的氧化硅结合碳化硅制品。由于大规模生产的氮化硅原料已经实现工业化,逆反应烧结氮化硅碳化硅制品的应用潜力很广阔。

本文发布于:2024-09-24 01:21:44,感谢您对本站的认可!

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