历史上最早的坩埚是用粘土制成的,但现在只需这种材料能饱尝足够高的温度,那它就有或许成为一个合格的坩埚,像石英、石墨和刚玉等都是常见的坩埚材料。其间,石墨坩埚是作为多种类少数量的合金熔解最适合运用的坩埚,因为其具有杰出的高温功用和很长的运用寿数,而被应用于大型的合金锻炼铸造工艺及矿石的熔解剖析中。
但因为石墨坩埚在运用时基本都处于高温条件下,并且周围存在许多空气,因为很简单被氧化。并且在锻炼铸造、熔融工艺中,石墨坩埚会被严峻腐蚀,下降其运用寿数。为了前进石墨坩埚的运用寿数,科学家想出了往石墨坩埚中增加耐腐蚀材料的方法。
在可供考虑的材料中,碳化硅因为具有安稳的化学性及强耐腐蚀性,且在高温下的氧化产品是SiO2,可以下降陶瓷坩埚的气孔率、前进细密性等,因此被认为是最匹配石墨坩埚的好辅佐,能有用前进它的运用寿数。
但是增加材料也要讲究科学,不能瞎搞,要合理的调配才能最大极限发挥两者的优势,一般来说:
①跟着碳化硅含量增加,石墨坩埚的密度增大,气孔率变小。
这首要是因为碳化硅的密度是3.2g/cm3,石墨的密度是2.62g/cm3,所以跟着碳化硅含量的增大,石墨坩埚的总体积就能减小,体积密度逐渐增大,气孔率顺次减小。
②跟着碳化硅含量增加,石墨坩埚失重率逐渐减小;氧化温度越高,石墨坩埚氧化得越快;氧化时间越长,石墨坩埚的失重率越大,下降其抗氧化性。
这是因为一方面SiC具有很好的抗氧化性,首要SiC与CO反应生成SiO气体和固体碳,碳沉积在SiC表面上,然后SiO气体向周围涣散与CO反应生成SiO2和C,这些反应使CO还原成C,并且体积胀大,胀大的体积将堵塞石墨坩埚中的气孔,使得氧气无法进入坩埚内部,从而减小其失重率, 前进抗氧化性;另一方面坩埚中石墨是鳞片状,与氧气的触摸面积很大,其氧化速度很快,因此跟着石墨含量的下降,也会促进石墨坩埚抗氧化功用。
③碳化硅含量越高,石墨坩埚就越细密;而烧成温度的增加在必定范围内也增强石墨坩埚的细密性。
这首要是因为SiC在高温下被氧化时,会构成了玻璃相的SiO2,该相发生流动填充了石墨坩埚中的气孔,跟着SiC含量的增加,液相构成的程度也将增大。因此碳化硅含量越高,石墨坩埚的细密性也就越高。
近年来,根据铸造的工业活动正迅速发展,如矿山、铁路、航空、国防等,因此对坩埚的需求也是日益增加。在增加了碳化硅这个小辅佐后,石墨坩埚具有了高热传导性、耐热冲击性、高耐热性、抗浸蚀性、抗机械性冲击、抗氧化性、抗粘连性等优势,首要被用作熔炼铝和铝合金、铜和铜基合金、镍和镍合金、贵金属、锌和氧化锌等有色金属的容器。现在石墨-碳化硅坩埚已逐渐代替黏土坩埚,在市场上的需求量已占整体的97%左右,相信在之后也还能有很大的发展空间。
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