碳化硅添加剂对含碳钙锆复合耐火材料性能的影响2

(接上)当碳化硅与一氧化碳按反应（1 ）发生反应时，尽管 理论增重为7%，但当反应（3）发生时，总会有一 部分生成的SiO（g）扩散到环境中 。因此在本实验 中，碳化硅添加的耐火材料混合粉末在1500℃ 加热6h 以后，所获得的最大增重仅为5.8% 。

2.2碳化硅添加对碳氧化的影响 
         图3是大气条件下氧化试验的结果。 未添加 碳化硅的试样，在1300℃保温11min以后质量 趋于稳定，说明其中的碳全部被氧化；碳化硅添加 的试样，从1200℃开始质量变化出现一个平台， 直到在1300℃保温32min以后，其中的碳才被 完全氧化 。这个结果表明：碳化硅添加能够有效地 抑制耐火材料中碳的氧化 。

X射线衍射结果表明（图4）：碳化硅添加的 试样加热到 1200℃时（图 3中位置1），没有新相 生成；在1300℃保温10min 以后（图3中位置 2），碳化硅消失的同时有新相 Ca3SiO5（C3S ）生成 。这个结果表明：由于碳化硅将一氧化碳还原时生 成的碳（反应（1））部分补偿了耐火材料中石墨的 氧化损失，碳化硅添加能够有效地抑制耐火材料 中碳的氧化 。由X射线衍射结果还可以看出，耐 火材料高温加热缓冷后的稳定相C2S（图）是由C3S 分解而得，这与CaO-SiO2 二元相图一致 ［10 ］ 。 

图5是 1300℃空气中氧化试验后试样的横 断面照片 。未添加碳化硅的试样，保温10min以 后，其中的碳绝大部分被氧化；碳化硅添加的试 样，尚有相当一部分的碳存在 。这个结果也证明了 碳化硅能够有效地提高含碳钙锆复合耐火材料的 抗氧化性 。

2.2 添加碳化硅对微观结构的影响
　　对1300℃加热2h 以后试样的气孔分布测量结果表明，尽管添加碳化硅以后气孔率没有明 显变化，但由于反应（4）发生时二氧化硅在气孔内 的析出，较大尺寸的气孔明显减少 。 大尺寸气孔的 减少，将有益于抑制环境中的氧气向耐火材料内 部的扩散，有利于抑制耐火材料中碳的氧化 。
　　 热力学计算表明：SiO（g）的分压受温度的影 响非常明显 。 在1300℃ 和Pco为0.1MPa 条 件 下，Psio 为270Pa ；当温度升至1500℃时，其分压 提高1倍，升至535Pa 。 因此，当耐火材料在较低 的温度使用时，尽管微观结构得以改善，但由于Psio 低，不利于SiO（g）从氧分压较低的耐火材料 内部向氧分压较高的耐火材料表面扩散，不利于 在耐火材料表面形成致密的氧化物保护层 。

但是，当耐火材料在高温下使用时，SiO（g）在较高 的分压下能够有效的向耐火材料表面扩散，与外 部扩散来的氧气相遇发生反应而在耐火材料表面 沉淀析出 SiO2（反应（5）），形成致密保护层 。图6 是添加碳化硅的耐火材料在高温（1500℃）加热 以后的断面照片 。在耐火材料的表面，可以明显地 观察到有一层致密的保护层形成 。电子探针分析 结果表 明，试 样 表 层 的 致 密 层 主 要 是 由 Ca2SiO4构成 。作者认为：致密保护层的形成，能够有效地 隔绝耐火材料中的碳与环境中的氧气，进而有效 地抑制耐火材料中碳的氧化 。 

3结 论 
　　向碳 钙 锆 复 合 耐 火 材 料 中 添 加 抗 氧 化 剂SiC ，因其将气氛中的CO还 原 为C ，部 分 地 补 偿 了耐火材料内部碳的氧化而提高了耐火材料的抗 氧化性。 另外，添加SiC的耐火材料在高温条件下加热后，不仅能够改善气孔分布，还能够在耐火材 料的表面形成致密的氧化物保护层，从而有效地抑制环境中的氧气向耐火材料内部扩散，因此能 够进一步提高耐火材料的抗氧化性。