요약:sio2와 sic 벽돌은 astmc863-2000에 따라 50, 100, 150, 200, 250, 300h의 수증기를 가열하여 1000℃에서 산화하였다.산화후 시료의 질량변화율과 체적변화율, 산화 전후의 시료의 공기현상률과 공경분포를 측정하고 xrd 및 sem 분석을 진행하였다.그 결과 다음과 같이 나타났다:1) sio2와 sic 벽돌의 체적 밀도, 공율 및 sic 함량은 기존의 sic 첨가제와 비슷하지만 접힘 강도와 내압 강도는 분명히 sic 첨가제보다 높다.2) 산화 100h 후 시료 표면에 금이 나타나기 시작했습니다.산화 200h 후 크랙이 증가하고 넓어진다.3) 산화시간이 200h로 연장됨에 따라 시료의 체적변화률이 점차 커진다.그러나 250, 300h 가 산화된후 또 점차 감소되는데 이는 소결수축이 산화팽창을 초과하여 초래된것이다.4) 산화시간이 250h까지 연장됨에 따라 시료의 질량변화률이 점차 증가한다.그러나 300h 가 산화된후 다시 감소되는데 이는 산화후기에 sio2 부분이 다시 sio 기체로 전환되면서 질량이 손실되는것과 관련된다.5) 시료의 기공률은 산화시간에 따른 변화와 질량변화률의 변화추세가 반대됨을 나타낸다.6) 산화시간이 연장됨에 따라 산화후 시료중의 결정상 sio2가 증가한다.sio2와 sic의 열팽창계수의 불일치 및 sio2 사이의 상변화는 sic 표면에 sio2 막의 파괴와 분화를 야기한다.sio2와 sic 재료를 결합하여 수증기의 산화저항성을 높이는 관건은 sio2가 유리속에 더 많이 들어가게 하는 것이다.
2. 결과와 토론 2. 1 겉보기 다른 시간의 산화 후 시료의 외관 사진은 그림 1과 같다.그림 1에서 볼수 있다싶이 산화 50h 후 시료표면에 금이 나타나지 않았다.산화 100h 후 시료 표면에 금이 나타났다.산화 200h 후 크랙이 증가하고 넓어진다.
② 체적변화률과 질량변화률 시료의 부동한 산화시간후의 체적변화률과 질량변화률은 그림 2와 같다.이로부터 알수 있는바 산화시간의 연장에 따라 시료의 체적변화률과 질량변화률은 모두 처음에는 증가하다가 나중에는 감소되는 변화추세를 보이며 그 값은 각각 200과 250h이다.sic와 sio2의 몰 질량은 각각 40.1과 60.08g 이고, 몰 부피는 각각 12.45와 27.31cm3이다.따라서 1mol의 sic 가 1mol의 sio2로 산화될 때 질량 변화율은 49.83%, 부피 변화율은 119.36%로 질량과 부피 모두 크게 증가한다.200h를 초과하면 체적이 감소하기 시작하는데 아마도 산화속도가 작아지고 소결치밀화로 인한 시료의 체적수축량이 sic 산화로 인한 체적팽창량보다 크기 때문일 것이다.
2. 3 현기공률 시료 산화의 다른 시간 후의 명시적 기공률은 그림 3과 같다.이로부터 알수 있는바 산화시간의 연장에 따라 시료의 현저한 기공률은 먼저 감소되였다가 나중에 증가하는 변화추세를 보이며 최소치는 250h이다.기공률이 감소하는 이유는 sic 가 sio2로 산화됨에 따라 부피가 팽창하고 시료의 기공을 채워주기 때문이다.
시료에서 발생할 수 있는 반응에는 [7-8]이 있다.
산화초기에는 반응 (1)을 위주로 하여 시료의 질량을 증가시킨다.반응이 진행됨에 따라 시료의 국부적인 분위기중의 h2 농도가 증대되고 반응 (2)이 발생하여 시료의 질량증가율이 낮아지고 기공률도 다소 증가된다.
2.4조리개 분포
산화 전과 산화 300h 후의 시료에 대한 기공경의 분포도는 그림 4와 같다.이로부터 알수 있는바 산화전후의 시료에서 조리경이 1,000nm 미만인 기공의 백분률은 모두 약 36% 이고 d50은 모두 약 2,000nm이다.300h 산화 후 시료에서 기공 <200nm의 구경이 산화 전 시료보다 많고, 200~10000nm의 구경이 산화 전 시료보다 적은데, 이는 시료의 기공이 산화 전 시료보다 작음을 나타낸다.그것은 sic의 산화에 의해 체적 팽창, 압축 및 시료의 기공 충전에 의해 발생합니다.
(2) 5가지 물질로 구성된다
산화 전과 산화 후의 시료에 대한 xrd는 그림 5와 같고, 결정형이 다른 sio2의 반정량분석 결과는 표 1과 같다.이로부터 알수 있다싶이 산화시간이 연장됨에 따라 결정상 sio2가 증가하는 추세를 보인다.sic 가 산화되면 sio2가 된다.
화학 분석 결과, 산화 전 시료의 화학 조성 (w)은 sic83.45%, sio215.033%였다.300h 산화 후 시료의 화학 조성 (w)은 sic78.61%, sio217.60%이다.sic의 감소는 sio2의 증가와 뚜렷하게 대응되지 않으며, 이는 산화 후기에 sio2의 sio (g) 로의 전환과 관련이 있을 수 있다.
② 현미구조
다른 시간의 산화 후 시료의 단면의 현미구조는 그림 6과 같다.이로부터 알수 있다싶이 산화 50h 후 시료중 과립과 기질은 긴밀히 결합되였고 시료구조는 기본상 양호하였으며 뚜렷한 크랙이 보이지 않았다.200h 산화 후 시료중 과립과 기질 사이에는 뚜렷한 간극이 있으며 심지어 분리현상이 나타나기도 한다.300h의 산화를 거친 시료에서 sic 입자의 표면은 산화막에 덮여 있으며 산화막에 금이 간다.sio2와 sic의 열팽창계수의 불일치 및 sio2 사이의 상변화는 sic 표면에 sio2 막의 파괴와 분화를 야기한다.sio2와 sic 재료를 결합하여 수증기의 산화저항성을 높이는 관건은 sio2가 유리속에 더 많이 들어가게 하는 것이다.
3 结论
(1) 자체 제작한 sio2와 sic 벽돌의 체적 밀도, 기공율 및 sic 함량은 기존의 sic 주물 재료와 동일하지만 접힘 강도와 내압 강도는 분명히 sic 주물 재료보다 높다.
(2) 산화 100h 후 시료표면에 금이 생기기 시작하였다.산화 200h 후 크랙이 증가하고 넓어진다.
(3) 산화시간이 200h로 연장됨에 따라 시료의 체적증대률이 점차 커진다.그러나 250, 300h 가 산화된후 또 점차 감소되는데 이는 소결수축이 산화팽창을 초과하여 초래된것이다.
(4) 산화시간이 250h까지 연장됨에 따라 시료의 질량증가률은 점차 증가된다.그러나 300h의 산화가 이루어진 후 감소하는데, 이는 산화 후기에 sio2의 sio (g) 로의 전환과 관련이 있는 것으로 보인다.
(5) 시료의 산화시간에 따른 기공률의 변화는 질량변화률의 변화추세와 상반된다.
(6) 산화시간이 연장됨에 따라 산화후 시료중의 결정상 sio2가 증가한다.sio2와 sic의 열팽창계수의 불일치 및 sio2 사이의 상변화는 sic 표면에 sio2 막의 파괴와 분화를 야기한다.sio2와 sic 재료를 결합하여 수증기의 산화저항성을 높이는 관건은 sio2가 유리속에 더 많이 들어가게 하는 것이다.
