采用表面涂层是提高硅碳棒使用寿命的主要途径
同时硅碳棒中存在的杂质元素如Na,K,Ca等,在硅碳棒高温氧化过程中,它们也与氧反应,生成Na20,K20和Ca0等氧化产物,而这些氧化产物同时又与碳化硅的氧化产物Si0:反应,生成低熔点的硅酸盐,使氧化产物呈液态,增加了氧在氧化产物中的扩散速度,促进氧化的进行。碳化硅粒子界面上的氧化,生成高电阻率的氧化物,促使界面电阻增大,由此使界面处发热量增大,温度升高,而温度的升高,又促使氧化加重,最终导致硅碳棒被烧断。
(1)硅碳棒在1600℃保温时,随保温时间的延长,电阻缓慢增加,超过250min以后,电阻急剧增加,至300min时硅碳棒烧断。
(2)硅碳棒表面以生成气相产物挥发为主,硅碳棒内部以生成气相和固相氧化物共存为主,这是硅碳棒在1600℃时失效的主要原因。
(3)提高硅碳棒的纯度和采用表面涂层是提高硅碳棒使用寿命的主要途径。传统的碳化硅电热元件—硅碳棒存在着电阻离散性大、致密度差、使用温度低、使用寿命短等问题。这些难题制约着国内的硅碳棒行业发展。因此探索碳化硅电热元件的新型制备工艺、探讨其结晶性能,对于改善其使用性能,提高其使用温度和使用寿命都是非常必要的。近年来,由于我国工业窑炉高温技术的发展,硅碳棒的需求量越来越大,对硅碳棒的性能以及其使用温度和使用寿命也提出了更高的要求。
本研究利用高纯碳化硅作为原料,加入润滑剂和塑化剂,利用挤出成型制备高密度的碳化硅坯体,主要研究了颗粒级配对痔性料碳化硅挤出成型的影响,确定了挤出成型中颗粒的合理级配;比较几种高效的增塑剂和润滑剂,研究其对成型压力和坯体密度的影响;探讨了模具的结构对挤出成型的影响。研究了烧结温度对细粉的蒸发的影响;通过测量试样的性能,确定最佳的工艺参数。实验结果发现,当PX用量为0.6%、聚氧化乙烯蜡乳液用量为1.8%时,碳化硅泥料含水在6左右可以挤出。当采用三级级配,粒径分别为800tm,100um,5m,比例为7.2:1:1.8时,生坯密度达到最高,为2.565g/c耐。在真空度为2X10-zPa时,2400℃下烧结,保温1h,可以得到密度为2.486g/cm3的重结晶硅碳棒热端材料,其电导率为0.314S2.cm,抗折强度为39MPa。通过SEM照片可以看到,细粉完全蒸发,大颗粒分布均匀。研究表明,颗粒级配对碳化硅泥料的挤出成型也有很大的影响。大颗粒粒径增大,含量多,有利于挤出坯体的密度提高。但是当大颗粒粒径增大到一定值,反而不利于泥料成型的密度提高。对碳化硅泥料来说,PX是一种有效的塑化剂,氧化聚乙烯蜡乳液是良好的润滑剂,能有效的改善挤出过程中泥料的内外润滑。http://www.zbqunqiang.cn/
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