
- 热压烧结碳化硅陶瓷载体的耐腐蚀功能
在化工、核能及环保范畴,设备与载体的耐蚀性直接决议体系寿数与运转安全性。传统金属(如哈氏合金、钛材)与惯例烧结碳化硅(SSiC)在强酸、高温熔盐等极点环境中仍面对腐蚀失效危险。热压烧结碳化硅(HP-SiC)经过细密化工艺打破资料功能极限,成为腐蚀性介质处理的中心资料。本文根据中国科学院上海硅酸盐研究所、东芝陶瓷等组织试验数据,结合工业场景事例,体系提醒HP-SiC的耐蚀机理与技术优势。
热压烧结(Hot Pressing, HP)经过高温(2000-2200℃)与高压(20-40 MPa)协同效果,消除资料内部孔隙与晶界杂质,完成近乎理论密度的碳化硅陶瓷:
:≥99.5%(惯例烧结SiC为92-96%),孔隙率0.2%,阻断腐蚀介质浸透途径。
:1-3 μm(无压烧结SiC为5-10 μm),细晶强化显着提高晶界抗蚀才能。
:选用Al₂O₃-Y₂O₃复合烧结助剂,构成高化学稳定性Y-Al-Si-O玻璃相,代替传统SiC中的游离硅或碳。
试验验证:在98%浓硫酸(300℃)中浸泡500小时,HP-SiC质量损失率仅0.02 mg/cm²,较无压烧结SiC下降85%。
HP-SiC在强酸介质中展示“超慵懒”特性,打破陶瓷资料的传统耐蚀鸿沟:
工业事例:某钛白粉厂酸解反应器中,HP-SiC拌和桨寿数达8年(原钛合金桨仅6个月)。
核能使用:第四代核反应堆(如熔盐堆)中,HP-SiC被用作燃料球包壳资料,规划寿数超越60年。
HP-SiC的腐蚀进程遵从“外表钝化-晶界优先腐蚀-体相脱落”三阶段模型:
代替锆材制造浓硫酸蒸发器,设备出资下降40%,保护周期从3个月延伸至5年;
制造氯碱工业电解槽隔阂,电流效率提高至98%(传统石棉隔阂为95%)。
废物燃烧发电厂烟气净化体系喷嘴,耐HCl+二噁英腐蚀,寿数超10万小时;
核废料玻璃固化炉内衬,年腐蚀量0.05 mm,保证万年级安全封存。
本钱剖析:HP-SiC初期本钱为哈氏合金的2-3倍,但全生命周期本钱仅为后者1/5-1/3。
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