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将废弃硅碳棒重新应用于高温领域

2026-01-10 11:37:36     点击:

       研究了基于废弃硅碳棒衍生制备硅化物涂层的高温抗氧化特性,探讨了烧结压力(20,25,30 MPa)对放电等离子烧结(SPS)制备涂层的影响。结果表明:在20-30 MPa的烧结压力区间内,随着烧结压力的增加,由废弃MoSi,为原料制备的硅化物涂层致密性显著提升。在1 400℃下对3种不同压力制备的MoSi,涂层进行100小时氧化实验后,30 MPa压力下制备的涂层仍展现出良好的氧化防护效果。涂层表面形成致密光滑的玻璃膜,这是因为高温熔融的流动态SiO,能够愈合氧化膜表面的缺陷,隔绝氧气的向内扩散,从而增强涂层的高温阻氧性能。基于废弃硅碳棒所制备的涂层具有优异的高温抗氧化防护效果,且在30 MPa下制备涂层在高温氧化过程中显示出较低的质量变化,从而展现出优异的高温抗氧化性能。有近似于金属与陶瓷的性质;并且可以在高温条件下与氧气反应,形成一层致密完整的SiOZ氧化膜,该膜具有极低的氧气渗透率,能够有效地阻止氧气向内扩散,从而显著提升材料的抗氧化性能阁。基于这些特性,MoSiZ不仅是一种理想的高温涂层材料,还被广泛用作硅碳棒(MoSiZ电热元件)的原料,在科研实验室和工厂的马弗炉中得到广泛应用。然而在硅碳棒的使用过程中,不可避免地会存在反复的加热和冷却循环。由于SiOZMoSiZ的热膨胀系数存在明显差异,在温度循环变化下,SiOZ氧化膜会产生应力,导致裂纹形成甚至涂层剥离,这也是目前硅碳棒失效的主要原因之一。因此,全球范围内每年有大量废弃硅碳棒产生。鉴于硅碳棒本身具有优异的抗氧化性能,通过回收再利用的方式,将废弃硅碳棒重新应用于高温领域,是一种环境友好的回收策略。将废弃硅碳棒重新用于涂层领域,有望将其重新利用。

       现如今包埋法、热喷涂法、溶胶一凝胶法、物理或化学气相沉积法、旋涂法等技术已在涂层制备领域取得成功应用,但这些技术仍存在一些不足之处,如涂层厚度难以精确控制、制备效率较低、反应周期较长以及设备易受污染等。相比之下,放电等离子烧结技术(SPS)凭借其较短的烧结时间、较高的效率、均匀的加热效果以及致密的烧结效果等优势,已在陶瓷和合金材料的涂层烧结领域得到广泛应用。因此,利用放电等离子烧结技术在石墨基体上制备涂层显现出广阔的应用前景。

       因此,本文深入研究了放电等离子烧结压力对石墨基体表面MoSiz抗氧化涂层的相组成、微观结构以及高温抗氧化性能的影响,揭示了相关高温抗氧化机理,旨在回收再利用废弃硅碳棒的基础上为石墨基体表面高温抗氧化涂层的开发提供坚实的理论基础与支持。http://www.zbqunqiang.cn/

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