碳化硅耐火材料

碳化硅耐火材料使用性能

循环流化床锅炉独特的工况条件，要求炉衬材料具有优异的抗冲刷磨损性和热震稳定性，对碳化硅质材料来说，还应具有优良的抗氧化性能。

1、抗冲刷磨损性

采用GB/T 18301-2001测定Si3N4和Si2N2O结合SiC制品的耐磨损性。试验结果列于表2，并与氧化物结合SiC材料作比较。表2数据表明Si3N4和Si2N2O结合SiC制品的磨损量远低于氧化物结合SiC材料，完全满足循环流化床锅炉用Si3N4结合SiC材料要求磨损量<7 cm3的技术条件。

表2　耐磨损性试验结果

2、抗热震性

图5为不同结合相SiC制品的抗热震性能对比。可以看出Si3N4和Si2N2O结合SiC制品5次热震循环后的残余强度远高于粘土结合和氧化物结合，前者抗热震性优于后者。同时还可看出，Si3N4结合SiC材料的破坏是突然的，5次热震循环后强度突然下降。而Si2N2O结合SiC在5次热震循环以后的残余抗折强度没有突然下降，有一个平缓下降的趋势，表现出比Si3N4结合SiC材料更优越的抗热震性能。

3、抗氧化性

表明氮化物结合碳化硅的抗氧化性好，氧化物结合的次之，粘土结合的差。粘土结合的随氧化时间的延长，氧化增重呈线性比例增加趋势。而氮化物结合的与氧化物结合的氧化增重规律相似，在100h以前氧化速度增快，而后氧化增重比较缓慢，但随着氧化时间的延长，二者的情况就大不相同了。氧化物结合碳化硅氧化形成SiO2时，靠推动SiC颗粒之间分离而使制品产生膨胀、裂纹。而氮化物结合SiC制品体积不会发生变化，因为其结合相氧化形成的SiO2没有引起材料的膨胀而是填充了气孔，堵塞了氧化性介质进一步氧化侵蚀的通道。

在显气孔率相同的条件下，我们曾在1150℃的流动空气中对Si3N4和Si2N2O结合SiC制品进行了60h氧化试验，结果表明Si2N2O结合SiC的氧化增重量仅为0.81%，而Si3N4结合SiC的氧化增重量高达1.3%，说明Si2N2O结合SiC的抗氧化能力更优于Si3N4结合SiC。

4、抗CO性

在实际使用过程中，碳化硅质耐火材料的氧化实际上是受到循环流化床锅炉内弱氧化性气体CO/CO2的缓慢氧化侵蚀。我们曾对不同厂家生产的Si3N4结合SiC制品的抗CO能力进行了对比实验，实验结果如表3所示。

表3　抗CO试验结果（500℃×200h，CO流量0.5L/分）

表3数据表明除B厂由于制品开裂线变化较大外，其它厂家线变化均很小。洛耐院Si3N4结合SiC抗CO侵蚀后，重量保持不变，强度略有增加。相比较而言，洛耐院的Si3N4结合SiC制品的抗CO侵蚀能力更强。

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