Nola hobetzen du SIC estaldurak karbonoaren oinarritutako oxidazioarekiko erresistentzia?

Karbonoa sentituEzaugarri bikainak ditu, hala nola eroankortasun termiko baxua, bero espezifiko txikia eta tenperatura altuko egonkortasun termiko ona. Askotan isolamendu termiko gisa erabiltzen da hutsean edo babes giroan eta oso erabilia izan da erdieroale eremuan. Hala ere, tenperatura 450 baino handiagoa duten ingurune batean, karbonoa azkar oxidatuko da, materialaren suntsiketa azkarra sortuz. Erdieroaleen prozesatzeko ingurunea 450 ºC baino handiagoa da, beraz, oso garrantzitsua da karbono sentimenduen oxidazioarekiko erresistentzia hobetzea.

Zergatik aukeratuSic estaldura?

Gainazal estaldura Karbono zuntz produktuen aurkako oxidazio metodo aproposa da. Oxidazioen aurkako estaldurak metalezko estaldurak, zeramikazko estaldurak, beirazko estaldurak eta abar daude. Zeramikazko estalduren artean, SICek tenperatura altuko oxidazio erresistentzia bikaina eta karbono zuntz produktuekin bateragarritasun fisiko eta kimiko ona du. SIC tenperatura altuan oxidatzen denean, bere gainazalean sortutako SIO2k pitzadurak eta beste akats batzuk bete ditzake estalduran eta O2ren barneratzea blokeatuz, karbono zuntz produktuen estalduretan gehien erabiltzen den estaldura materiala bihurtuz.

Nola egin SIC estaldura karbonoarekin?

SIC estaldura karbono-zuntzezko karbono zuntzaren azalean prestatu zen lurrun kimikoen gordailuaren bidez. Ultrasoinu garbiketa ondoren, prestatutako karbonoa 100 ℃ lehortu zen denbora tarte batez. Karbonoa 1100 º-ra berotu zen hutsezko hodi-labe batean, artzain gaziak eta H2 diluzio gasa eta h2 gisa. Gordailuen printzipioa honako hau da:

Ch₃Shick (g) → SIC (k) + 3HCL (G)

Nolakoa da SIC estalduraren karbonoa?

D8 aurreratu X izpien desberdintasuna (XRD) erabili genuen SIC estaldura karbonoaren feltroaren fasea aztertzeko. SIC estalduraren XELDAREN SPELRUMetik 1. irudian agertzen den moduan, hiru difrakzio gailur ageriko daude 2θ = 35,8 °, 60,2 ° eta 72 °, (111), eta (311) β-sic-ren kristal-planoekin, hurrenez hurren. Ikus daiteke karbonoaren gainazalean eratutako estaldura β-sic dela.

1. irudia SIC estalduraren espektroaren espektroa

Magellan 400 Scanning Mikroskopio Elektroniko bat (SEM) erabili genuen estalduraren aurretik eta ondoren sentitutako karbonoaren morfologia mikroskopikoa behatzeko. 2. irudian ikus daitekeenez, jatorrizko karbonoen barruan karbono zuntzak lodiera irregularra da, kaotikoki banatuta, hutsune ugari eta dentsitate orokorra (0,14 g / cm3 inguru). Hutsune eta dentsitate kopuru handi baten presentzia dira karbonoa isolamendu termikoko material gisa erabil daitekeen arrazoi nagusiak. Zinta-zuntzen gainazalean zirrikitu ugari daude jatorrizko karbonoaren barruan zuntz ardatzaren barruan, estalduraren eta matrizaren arteko lotura indarra hobetzen laguntzen duena. 

2. eta 3. irudien konparaziotik ikus daiteke estalduraren karbonoen barneko karbono zuntzak SIC estalduraz estalita daudela. SIC estaldurak partikula txikiek ondo pilatuta daude, eta estaldurak uniformeak eta trinkoak dira. Karbono zuntz matrizearekin lotura estua dute, zuritu, pitzadurak eta zuloak, eta ez da ageriko matrizearekin loturarik.

2. irudia Karbono feltroaren eta karbono zuntz bakarreko morfologia estalduraren aurretik

3. irudia Karbono feltroaren eta karbono zuntz bakarreko morfologia estalduraren ondoren

Nola sentitu da SIC estaldura karbonoaren oxidazioaren erresistentzia?

Analisi termogravimetrikoa (TG) egin genuen karbono feltro arruntaren eta SIC estalduraren karbonoarekin, hurrenez hurren. Berokuntza-tasa 10 ℃ / min izan zen eta airearen fluxua 20 ml / min izan zen. 4. irudia karbono-feltroaren TG kurba da, eta 4B irudia da. Sic estalduraren karbonoaren kurba da. 790 ℃ inguruan, laginaren hondakin masaren zati bat 0 da, eta horrek esan nahi du erabat oxidatu dela. 

4b irudian erakusten den moduan, estaldura karbono sentituak ez du galerarik masa tenperatura igotzen denean tenperatura 280 ℃ arte. 280-345 ℃, lagina pixkanaka oxidatzen hasten da, eta oxidazio tasa nahiko azkarra da. 345-520 ℃, oxidazio aurrerapenak moteldu egiten dira. 760 ℃ inguruan, laginaren galera masiboa gehienez lortzen da, hau da,% 4 ingurukoa da. 760-1200 ℃, tenperatura igo ahala, laginaren masa handitzen hasten da. Hau da, pisu gehikuntza gertatzen da. Hau da, karbono zuntzaren gainazalean SIO2 tenperatura altuan SiO2 osatzeko oxidatzen baita. Erreakzio hau pisua irabazteko erreakzioa da, laginaren masa handitzen duena.

4A irudia eta 4B irudia alderatuz, aurki daiteke 790 ℃-tan, karbono arrunta erabat oxidatu dela, eta oxidazio pisua galtzeko karbonoaren laginaren oxidazioaren galera tasa% 4 ingurukoa da. Tenperatura 1200 ℃ -ra igotzen denean, SIC estalduraren karbonoaren masa apur bat areagotu egin da SiO2 belaunaldiaren ondorioz, SIC estaldurak karbonoaren feltroaren tenperatura oxidazioaren erresistentzia nabarmen hobetu dezakeela adieraziz.

4. irudia karbono sentitzeko kurba

-ASic estalduraKimika-gordailu kimikoen bidez sumatutako karbonoarekin arrakastaz prestatuta dago. SIC estaldura estuki lotuta dago substratuari hutsuneak egin gabe. Oxidazioaren aurkako gaitasun oso sendoa du.