碳化硅耐火材料使用性能

循環(huán)流化床鍋爐獨特的工況條件，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)后的殘余強度遠高于粘土結(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)以后的殘余抗折強度沒有突然下降，有一個平緩下降的趨勢，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，靠推動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制品體積不會發(fā)生變化，因為其結(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℃的流動空氣中對Si3N4和Si2N2O結(jié)合SiC制品進行了60h氧化試驗，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

在實際使用過程中，碳化硅質(zhì)耐火材料的氧化實際上是受到循環(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能力進行了對比實驗，實驗結(jié)果如表3所示。

表3　抗CO試驗結(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。

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