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《氮化硅陶瓷的熔盐腐蚀研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、科研与探讨现代技术陶瓷2010年第3期(总第125期)氮化硅陶瓷的熔盐腐蚀研究进展112陈银娟李强蒋丹宇12(华东师范大学化学系,上海200062;中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050)摘要:氮化硅陶瓷具有优良的高温性能,广泛应用于各种高温部件中,但由于在高温时氮化硅在热力学上不稳定,易和环境介质反应产生腐蚀失效,因此氮化硅陶瓷抗腐蚀性能研究近年越来越得到重视。本文简述了氮化硅陶瓷熔盐腐蚀的背景及腐蚀性能测试方法,对氮化硅陶瓷在多种钠盐中的熔盐腐蚀机理、动力学研究等进行归纳总结,并对今后提高氮化硅陶瓷抗腐蚀性能研究提出了建议。关键词:
2、氮化硅;陶瓷;熔盐腐蚀;钠盐随着科技日新月异的发展,各种部件的使用条件愈加苛刻(如高温、强腐蚀等),金属材料由1陶瓷熔盐腐蚀的背景及试验方法于自身耐高温、抗腐蚀性差的弱点,已经不能满足这些苛刻环境的要求,先进结构陶瓷材料由于111陶瓷熔盐腐蚀的背景具有优良的高温和抗腐蚀性能,得到越来越广泛一般称熔融的无机化合物为熔融盐或简称[1]的应用。熔盐(moltensalt),是由阳离子和阴离子组成的在近20多年来迅速发展起来的新型高温工离子熔体,具有很多水溶液没有的特性。熔盐是程陶瓷中,氮化硅陶瓷是一个典型的代表。氮化离子熔体,具有广泛的温度使用范围
3、,热容量大,硅陶瓷具有高熔点,较高的高温强度和较小的高化学性质稳定,可广泛用于熔盐电解法制金[4,5]温蠕变性能,以及良好的抗热震、抗氧化和结构属。但是高温熔盐具有很强的腐蚀性,即使稳定性。氮化硅陶瓷的抗腐蚀能力强,能耐几乎是非常稳定的陶瓷材料也容易被腐蚀。所有的无机酸(氢氟酸除外)和30%以下的烧碱在海轮上使用的热机,由于燃料中含有的S,[2]溶液及很多有机酸的腐蚀。因为它有众多优Na,K,V等杂质元素,在燃烧时形成硫化物、碳化点,所以得到广泛的应用,可以用作坩埚、热电偶物等气体,它们与空气中的O2,NaCl等反应生成保护管、热机、炉体材料
4、、金属炼熔炉和热处理的Na2SO4:[1,3]内衬材料。2NaCl(g)+SO2(g)+1/2O2(g)+H2O(g)=高温时氮化硅陶瓷在热力学上不稳定,会在Na2SO4(l)+2HCl(g)表面氧化,生成二氧化硅保护膜,通常这种保护高温下,Na2SO4分解成Na2O和SO3:膜使基体材料具有优异的抗氧化性能,但在实际Na2SO4(1)=Na2O(s)+SO3(g)应用条件下,如热机中,沉积的熔盐可能溶解二碱性Na2O溶解SiO2保护层,生成硅酸钠:氧化硅,造成氮化硅陶瓷的熔盐腐蚀,进而导致x(SiO2)(s)+Na2O(s)=Na2O1x(
5、SiO2)(l)材料破坏;在电解铝行业,作为电解质的冰晶石硅酸盐在高温下成液态,使得氧气能更快地会不断腐蚀作为电解槽内衬材料的氮化硅陶瓷。扩散,氧化体材料,产生腐蚀。因此,在热机中,因此,近年来如何提高陶瓷的抗熔盐腐蚀性,是Na2SO4熔盐是最常见的腐蚀剂,而在热交换器中[6]精细陶瓷的研究热点,本文以氮化硅陶瓷熔盐腐也可能存在碱性氧化物熔渣。表1给出了碳[7]蚀研究为例,总结了近期研究进展。化硅陶瓷在不同使用条件下的腐蚀情况。另作者简介:陈银娟(1986-),女,硕士,主要从事结构陶瓷材料的研究13科研与探讨2010年第3期(总第125期)
6、现代技术陶瓷外,在熔盐电解法制备金属铝的过程中,常以陶器内壁,因此冰晶石熔盐对陶瓷的腐蚀也受到人瓷材料,一般是氮化硅或碳化硅材料作为反应容们关注。表1碳化硅在不同使用条件时的腐蚀情况应用使用温度/e使用压力/MPa环境气氛沉积物热机900~1400011~5氧化Na2SO4,Na2VxOy燃煤1200~1400011~1还原酸性或碱性煤渣工业炉1000~1600~011氧化、还原NaClNaF、Na2SO4碱金属氧化物磁流体发电机1000~1400011~1氧化、还原K2CO3,K2SO4燃烧室800~1000~011氧化碱金属碳酸盐112陶
7、瓷抗熔盐腐蚀性能测试的几种方法除其他因素的干扰,来研究材料的腐蚀机理及耐针对陶瓷材料的使用环境,为了解材料在腐腐蚀性能,达到选材或改进材性的目的。常见腐蚀过程中某一单独的物理、化学或电化学过程及蚀测试方法的特点及适合的研究目的见表2。材料性能的衰减,需要分别采用不同的方法,排[8]表2陶瓷材料的腐蚀方法方法实验方式腐蚀介质特点KCO/KSO或熔融盐煤2324坩埚法静态基础性机理研究定量分析、选材、复杂机理研究渣+钾盐薄膜法静态同上简单、方便、易于分析,模拟结渣环境喷射实验动态煤渣+钾盐部分模拟动态实验燃烧室测试法动态煤渣+钾盐较准确模拟实际动
8、态环境表中所列方法各有特点,其宗旨是在部分模惰性氧化按(1)(2)方程式进行,活性氧化按拟材料所处环境下,造成材料的损伤,即物理化方程式(3)进行。有学者通过实验证
