沥青加入量对高炉炮泥抗氧化性的影响
发布日期： 2019-07-01 09:01:09 阅读量（325） 作者：张红图1所示为不同沥青加入量下的抗氧化试样。从图中可以清晰看出，每个试样可以分为氧化部分(完全氧化层和过渡层)和未被氧化部分(黑色区域)。根据像素计数方法可测得各区域的面积，以便于计算氧化指数。氧化指数1d=Sd/S0×100%;Sd为氧化部分的面积，S0为横截面的原始面积。根据各区域的面积可得氧化指数Id,如图2所示,
如图所示，氧化指数随着沥青含量的增加呈现先降低后增加的趋势。当不添加沥青时，氧化指数较大，氧化量较多，增加2wt%的沥青后，试样的氧化指数大大降低，继续增加沥青的含量氧化指数又有所增加。热处理温度相同的情况下，沥青氧化的温度高于树脂，且沥青的碳化产物为碳碳网络结构抗氧化能力高于树脂的玻璃态结构，故加入2wt%沥青后，与纯树脂体系试样(L0)相比，抗氧化能力大大提高。但是随着沥青加入量的增多。收缩量和显气孔大大增加，在试样内部留下大量气孔，氧气的扩散通道增加，炮泥与氧气的接触面积增加使得相应的氧化量增加，故炮泥的抗氧化性又有所降低。
为了更加清楚的弄清楚氧化过程中各种物相的变化，采用FactSage6.1对试样在氧化气氛下(O2,~2mol)进行热力学模拟，如图3所示。如图所示，温度升高炮泥中的碳逐渐被氧化;Al2SiO5在750℃左右开始受热分解，产物为SiO2和莫来石相，从而导致SiO2含量有所增加;Fe2Al4Si5O18在1000℃下生成，在1200℃下又分解掉。温度进一步升高(>1200℃)时液相量逐渐增加，而SiO2和莫来石逐渐减少，三者逐渐取向平衡。
图4所示为液相中各种氧化物与温度的关系。
如图所示，液相的主要成分为SiO2，FeO和AL2O3三种氧化物，且SiO2含量最高。随着温度的增加，大量的SiO2逐渐溶于液相，从而导致液相中SiO2含量逐渐增加。整个过程中发生了如下的化学反应：C的氧化(1,2);Si3N4和SiC的氧化3到6):Al2Si05的分解(7);Fe的氧化及Fe2AI4Si5Ol8生成与分解(8到10);莫来石的生成和分解(11到12)。
图5所示为树脂、沥青和焦炭在氧化气氛下的质量损失。依图中所示，树脂在氧化气氛的条件下几乎被全部被氧气氧化了，但是沥青和焦炭仍然有一定量的碳没有被氧化，存在一定的固定碳。结合图4.12和4.15可以看出氧化层并没有被完全氧化，整个体系并未达到上述所说的热力学平衡态。
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