Карбид кремния и нитрид кремния плохо смачиваются расплавленным металлом. Помимо того, что они пропитываются магнием, никелем, хромовым сплавом и нержавеющей сталью, они не смачиваются другими металлами, поэтому обладают превосходной коррозионной стойкостью и широко используются в электролизной промышленности алюминия.
В данной работе исследовалась коррозионная стойкость рекристаллизованного карбида кремния R-SiC и связанного нитридом кремния карбида кремния Si3N4-SiC в горячих циркулирующих расплавах сплава Al-Si в различных широтах.
По экспериментальным данным 9-кратного термоциклирования по 1080 ч в расплаве алюминиево-кремниевого сплава при температуре 495°С ~ 620°С получены следующие результаты анализа.
Образцы R-SiC и Si3N4-SiC увеличивались со временем коррозии, а скорость коррозии уменьшалась. Скорость коррозии соответствовала логарифмическому соотношению затухания. (рисунок 1)
По данным анализа энергетического спектра, образцы R-SiC и Si3N4-SiC сами по себе не содержат алюминий-кремний; на рентгенограмме определенное количество пика алюминий-кремний представляет собой остаточный поверхностный алюминий-кремниевый сплав. (Рисунок 2 – Рисунок 5)
Согласно анализу СЭМ, по мере увеличения времени коррозии общая структура образцов R-SiC и Si3N4-SiC становится рыхлой, но без явных повреждений. (Рисунок 6 – Рисунок 7)
Поверхностное натяжение σs/l>σs/g на границе раздела между алюминиевой жидкостью и керамикой, краевой угол смачивания θ между границами раздела >90°, а граница раздела между алюминиевой жидкостью и листовым керамическим материалом не смачивается.
Таким образом, материалы R-SiC и Si3N4-SiC обладают превосходной коррозионной стойкостью к расплаву алюминия и кремния и имеют небольшую разницу. Однако стоимость материалов Si3N4-SiC относительно низкая и они успешно применяются уже много лет.
Время публикации: 17 декабря 2018 г.