碳复合材料抗氧化性的分析
在碳复合耐火材料中,通常添加单质Si粉或金属Al粉和单质Si粉的混合物(Al Si)来改善材料的抗氧化性能和提高材料的综合力学性能。
实验中选用单质Si粉(粒度为43μm),金属铝粉(粒度为43μm)和多壁碳纳米管(直径大约为50nm,长度约为20μm)作为原料,称取一定质量的单质Si粉,Al粉和Si粉的混合物(2种硅源时Si粉的质量相同),分别将其置于Al2O3坩埚的底部,然后将MWCNTs置于硅源的上方。接着将圆形石墨片放置在Al2O3坩埚的,上面铺上一层炭黑,后将整个坩埚用Al2O3盖子盖上后置入内部充满炭黑的匣钵中于1000、1200、1300、1400和1500℃下处理3h,随后自然冷却至室温。
与原MWCNTs相比,所有经1000~1200℃处理后的样品中未出现新的物相。当Si作为硅源时,经1400℃处理后试样中出现SiC相,当处理温度达到1500℃时,SiC相衍射峰强度增强;而Al Si为硅源时,1300℃处理后出现少量的SiC相,随着处理温度的升高,SiC相的含量不断增加。
当处理温度升高为1500℃时,样品中大部分MWCNTs转化为实心纳米线,部分直径达到200nm,结合能谱分析证明为SiC纳米线。当Al Si作为硅源时,试样经1300℃处理后表面出现较薄的涂层,1400℃处理后涂层的厚度进一步增加,而1500℃处理后表面涂层的厚度达到4~10nm,且MWCNTs自身的结构保持完整,说明金属Al粉的引入可以阻止MWCNTs在高温下发生结构蚀变。
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实验中选用单质Si粉(粒度为43μm),金属铝粉(粒度为43μm)和多壁碳纳米管(直径大约为50nm,长度约为20μm)作为原料,称取一定质量的单质Si粉,Al粉和Si粉的混合物(2种硅源时Si粉的质量相同),分别将其置于Al2O3坩埚的底部,然后将MWCNTs置于硅源的上方。接着将圆形石墨片放置在Al2O3坩埚的,上面铺上一层炭黑,后将整个坩埚用Al2O3盖子盖上后置入内部充满炭黑的匣钵中于1000、1200、1300、1400和1500℃下处理3h,随后自然冷却至室温。
与原MWCNTs相比,所有经1000~1200℃处理后的样品中未出现新的物相。当Si作为硅源时,经1400℃处理后试样中出现SiC相,当处理温度达到1500℃时,SiC相衍射峰强度增强;而Al Si为硅源时,1300℃处理后出现少量的SiC相,随着处理温度的升高,SiC相的含量不断增加。
当处理温度升高为1500℃时,样品中大部分MWCNTs转化为实心纳米线,部分直径达到200nm,结合能谱分析证明为SiC纳米线。当Al Si作为硅源时,试样经1300℃处理后表面出现较薄的涂层,1400℃处理后涂层的厚度进一步增加,而1500℃处理后表面涂层的厚度达到4~10nm,且MWCNTs自身的结构保持完整,说明金属Al粉的引入可以阻止MWCNTs在高温下发生结构蚀变。
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