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氮化硅结合碳化硅砖的性能及应用

发布日期： 2020-09-10 08:37:07 阅读量（532）作者：

氮化硅结合碳化硅耐火材料，是一种高硬度的非金属材料，具有良好的耐磨性，同时具有高温强度高、抗高温蠕变能力和抗渣侵蚀能力强、热震稳定性好等优异性能，抗氧化性能也较好。

氮化硅结合碳化硅砖的热膨胀系数较低，并具有比碳化硅砖更高的热导率，因此在高温下使用时不容易产生热应力，抗热震性良好。

氮化硅结合碳化硅制品的应用

氮化硅结合碳化硅材料以其优异的高温力学性能及化学稳定性被广泛地应用在大型炼铁高炉、有色金属冶炼、铝电解槽侧壁材料、陶瓷窑具和精细陶瓷等领域。

(1)炼铁高炉和有色金属冶炼

氮化硅结合碳化硅耐火材料是钢铁冶金行业中使用地较为广泛的材料，由于其具有良好的热震稳定性、抗渣性和抗氧化性能，在高炉炉身的下部部位，如炉腰一般都使用了这类材料，并且使用效果也比较良好。氮化硅结合碳化硅制品有着良好的抗碱金属蒸汽侵蚀的性能，在炼铁或炼钢体系中，对钢水、铁水的不

润湿的以及对渣的低润湿性，提高了其抗侵蚀和抗渣渗透能力。在有色金属冶炼行业中，氮化硅结合碳化硅制品对铝、铜、镁等金属熔体的不润湿性，使其在该行业中已经逐步地得到应用。

(2)铝电解槽

近年来，氮化硅结合碳化硅砖已经广泛地被用作铝电解槽的侧壁材料。在电解铝的过程中，侧壁会与熔融的氧化铝及电解质发生直接接触，同时该过程会释放出大量的热量，这就要求侧壁材料具有如下性能：1)导热率高，有利于侧壁材料保护性炉帮的形成：2)不与铝、钠及熔融的冰晶石电解质发生反应;3)显气孔率低，防止熔融电解质和铝液的侵蚀和渗透对材料造成损毁;4)抗氧化性能良好。碳质材料和氮化硅结合碳化硅材料基本能够满足以上这些性能要求，在传统电解铝行业中，多用来作为铝电解槽的侧壁材料。碳质材料对金属熔体是不润湿的，同时它的导热系数也较高，成本低廉，在开始一直是铝电解槽侧壁的首选材料，然而碳质材料有着最大的一个缺点，即在温度较高时容易被氧化，导致材料变得疏松，熔融电解质也更容易渗透到材料中。氮化硅结合碳化硅砖的抗氧化性明显优于碳质材料，在性能上很大程度上满足了铝电解槽侧壁材料的要求，因此已经逐渐地替代了碳质材料，成为电解铝工业中侧壁材料的主流口。

(3)精细陶瓷领域

Si3N4/SiC复合陶瓷在过去的二三十年里，一直是精细陶瓷领域研究的热点，而且相应的理论也己相当成熟，研究成果也比较多。相比较于Si3N4陶瓷而言，Si3N4/SiC复合陶瓷有着更加优异的高温性能，这是因为Si3N4在高温下会出现晶界滑移，从而使其性能恶化。因此现在大多数的方法是将SiC颗粒或者晶须引入到Si3N4基陶瓷中，通过特殊的烧结方式，使SiC颗粒/晶须增韧相快速进入Si3N4晶界中，通过其锚固作用提高试样在高温下的抗蠕变性能，从而提高试样整体的高温性能。在此基础上，Si3N4/SiC复合材料得到了广泛的应用，由于其具有高温强度好、热扩散系数低、抗热震性好等优点，Si3N4/SiC复合材料成为了高温或超高温领域最有前途的高温复相结构陶瓷。