碳化硅澆注料在垃圾焚燒爐內(nèi)具有保護金屬水冷管和傳熱的雙重作用，其失效的主要形式是受爐內(nèi)高溫氣體作用產(chǎn)生開裂和剝落,。近年來,，碳化硅澆注料抗水蒸氣氧化成為了重點研究，碳化硅澆注料在1000℃空氣和水蒸氣條件下的氧化行為,，對改進垃圾焚燒爐用SiC材料的制備技術,，優(yōu)化爐襯配置等具有重要的指導作用。
試驗用主要原料為：工業(yè)SiC顆粒SiC≥98%,，粒度為3~1.5/1.5~0.5,、≤0.5mm，SiC細粉SiC≥97.5%,，粒度≤45μm,，SiO2微粉,、AL2O3微粉和鋁酸鈣水泥，試樣中骨料與細粉的質(zhì)量比為72:28,，其中SiO2微粉,、AL2O3微粉和鋁酸鈣水泥的添加量依次為5%、3%,、5%,。按要求配料，經(jīng)混料3~5min后振動成型為40mmX40mmX75mm的坯體試樣,，養(yǎng)護24h后于110℃保溫10h干燥,，最后于1000℃保溫5h熱處理待用。
1000℃ 保溫5h熱處理后碳化硅澆注料的理化性能：體積密度為 2.68g/cm-3,，顯氣孔率為14.1％,，和1400℃燒成產(chǎn)品相當。由于材料未燒結(jié),，其抗折強度和耐壓強度比較低,，分別為 16.2和176MPa。SiC含量約為85%,，約含有5%的SiO2和AL2O3以及由鋁酸鈣水泥引入的約1.5%的CaO,。
1、氧化試驗結(jié)果
圖1示出了碳化硅澆注料在空氣和水蒸氣氧化前后的顯氣孔率,�,？梢钥闯觯瑹o論是空氣還是水蒸氣氧化,，顯氣孔率均變化不大,。氧化150h試樣與氧化前相比，水蒸氣條件下的顯氣孔率略有增大,；空氣條件下的顯氣孔率略有減小,。可能與水蒸氣條件下試樣結(jié)構(gòu)遭到較大破壞有關,。一般情況下,，碳化硅氧化會因氧化產(chǎn)物SiO2等堵塞氣孔導致氣孔率在氧化初期下降明顯，后期逐漸趨于平穩(wěn),，但對于碳化硅澆注料卻沒有出現(xiàn)早期顯氣孔率下降的情況,。可能
和水泥水化產(chǎn)物在1000℃長時間保溫分解更趨完全有關.
圖2示出了碳化硅澆注料在空氣和水蒸氣中氧化前后質(zhì)量變化率,�,？梢钥闯觯S著時間的延長,，空氣和水蒸氣條件下質(zhì)量變化率均增大,，水蒸氣條件下質(zhì)量變化率增加速度明顯高于空氣條件下的,。可能是因為水蒸氣條件下,，SiC首先會與水蒸氣反應生成SiO2，并且氧化層SiO2繼續(xù)與水蒸氣發(fā)生反應生成Si（OH）4,，起不到保護作用,。從氧化反應控制機制來看，在空氣條件下,，隨著時間的延長,，氧化反應由化學反應控制轉(zhuǎn)向擴散控制，速率減緩,；在水蒸氣條件下,，氧化反應主要受化學反應控制.
圖3示出了碳化硅澆注料在空氣和水蒸氣中氧化前后體積變化率�,？梢钥闯�,，空氣條件下體積變化率明顯小于水蒸氣條件下的。隨著時間的延長,，空氣條件下的體積變化率趨于平緩和穩(wěn)定,；在水蒸氣氧化后期，體積變化率異常增大,，與試樣的結(jié)構(gòu)遭到較大破壞引發(fā)顯氣孔率略有增加相吻合,。高溫下水蒸氣向SiC磚孔隙中的滲透能力增加，同時由于高溫蒸發(fā)而造成的強制流動,，改善了反應動力學條件,，表觀活化能較小，氧化反應易于進行,。
2、分析與討論
碳化硅澆注料在空氣和水蒸氣條件下經(jīng)150h氧化前后的物相組成,�,？梢钥闯�,，試樣氧化前的主晶相為碳化硅,，1%~3%方石英和1%~3%剛玉,。空氣氧化150h后出現(xiàn)了3%的二鋁酸鈣CA2和3%~5%的鈣長石,，方石英的量增加為3%~5%,。水蒸氣氧化150h后出現(xiàn)了10%的鈣長石，方石英的量增加為3%~5%,。結(jié)合氧化前后質(zhì)量變化率可知，水蒸氣條件下生成了更多的氧化產(chǎn)物SiO2，存在形式為方石英和鈣長石,。
碳化硅澆注料在空氣中氧化后,，氣孔內(nèi)壁光滑,，有一層薄的,、致密的與基體結(jié)合牢固的液態(tài)保護膜,，和氧化后期顯氣孔率略有降低，質(zhì)量變化率和體積變化率趨于穩(wěn)定相吻合,。從碳化硅澆注料在水蒸氣中氧化中看到表面發(fā)生明顯氧化,，氧化產(chǎn)物為顆粒狀集聚物,。看到碳化硅顆粒和基質(zhì)之間的界面結(jié)合被破壞,，形成大裂紋�,？吹窖趸け砻娉霈F(xiàn)裂紋,。和空氣氧化相
比,，水蒸氣氧化對碳化硅澆注料的結(jié)構(gòu)破壞更嚴重,，隨時間延長不能形成有效的保護膜,，導致氧化反應持續(xù)進行，體積膨脹到一定程度,，內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞,，材料開裂、剝落,，失效