Карбид кремния и нитрид кремния имеют плохую смачиваемость расплавленным металлом. Помимо пропитки магнием, никелем, хромовыми сплавами и нержавеющей сталью, они не обладают смачиваемостью другими металлами, поэтому обладают превосходной коррозионной стойкостью и широко используются в электролизной промышленности алюминия.
В этой статье на разных широтах исследована коррозионная стойкость рекристаллизованного карбида кремния R-SiC и связанного с нитридом кремния карбида кремния Si3N4-SiC в горячециркулирующих расплавах сплава Al-Si.
Согласно экспериментальным данным 9-кратного термоциклирования по 1080 часов в расплаве алюминиево-кремниевого сплава при температуре 495°C ~ 620°C были получены следующие результаты анализа.
Образцы R-SiC и Si3N4-SiC увеличивались с увеличением времени коррозии, а скорость коррозии уменьшалась. Скорость коррозии соответствовала логарифмическому соотношению затухания. (рисунок 1)
Анализ энергетического спектра показал, что сами образцы R-SiC и Si3N4-SiC не содержат алюминий-кремний; на рентгенограмме определенное количество пиков алюминия и кремния представляет собой остаточный на поверхности сплав алюминия и кремния. (Рисунок 2 – Рисунок 5)
По данным SEM-анализа, по мере увеличения времени коррозии общая структура образцов R-SiC и Si3N4-SiC становится рыхлой, но видимых повреждений нет. (Рис. 6 – Рис. 7)
Поверхностное натяжение σs/l>σs/g границы раздела алюминиевой жидкости и керамики, угол смачивания θ между границами раздела >90°, граница раздела алюминиевой жидкости и листового керамического материала не является смачиваемой.
Таким образом, материалы R-SiC и Si3N4-SiC обладают превосходной коррозионной стойкостью к расплаву алюминия и кремния и практически не отличаются друг от друга. Однако стоимость материалов Si3N4-SiC относительно невысока и успешно применяется уже многие годы.
Время публикации: 17 декабря 2018 г.