CN114315405B - 前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法 - Google Patents
前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法,属于碳化硅领域。前驱体包括:多孔的基体,该基体是碳化硅的材质;以及附着层。其中的附着层结合于基体,且附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和树脂。利用上述的前驱体通过反应烧结上述前驱体中的经过碳化的树脂可以转化为碳化硅。因此该前驱体可以使所获得多孔介质燃烧器的制作更简单、成本低廉且量产,更好地,所获得燃烧器的高温抗氧化性能得到改善。
Description
技术领域
本申请涉及碳化硅材料领域,具体而言,涉及一种前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法。
背景技术
碳化硅多孔陶瓷具有高强度、高导热率、耐高温、抗热震、抗氧化和耐腐蚀等优异性能,而且其还具备高孔隙率、高比表面积和低密度的特性。由此其非常适合应用于多孔介质燃烧器、高温气体净化器、热交换器、熔融金属过滤器和汽车三元催化器等。
在温度超过800℃的高温氧气环境中,碳化硅陶瓷会缓慢生成一层致密的SiO2保护膜。SiO2保护膜可以阻止氧气进一步与SiC反应。因此,碳化硅陶瓷具有优异的抗氧化性能。
但是,在较高温度(>1300℃)氧气环境中持续使用,SiO2保护膜失效,从而使碳化硅陶瓷加速氧化和寿命缩短。
在多孔介质燃烧器领域中,人们希望碳化硅多孔陶瓷在1300℃以上的氧气环境中,能够持续使用1年以上。因此,提高碳化硅多孔陶瓷在高温环境的使用耐久性是十分必要的。
发明内容
本申请提出了一种前驱体、多孔介质燃烧器及制法、改善SiC抗氧化方法。其能够改善碳化硅基的多孔介质燃烧器的高温抗氧化性能。
本申请是这样实现的:
在第一方面,本申请的示例提供了一种用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体。在反应烧结中发生残碳与硅反应形成碳化硅的反应,其中的残碳来自于所述前驱体的碳化,硅独立于前驱体所提供。
其中的前驱体包括:
多孔的基体,所述基体是碳化硅的材质;
附着层,结合于所述基体,所述附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和作为所述残碳的碳源的树脂。
根据本申请的一些示例,树脂包括酚醛树脂或环氧树脂;和/或,三氧化二铝包括α-氧化铝、γ-氧化铝、工业氧化铝和刚玉中的一种或组合,可选地,三氧化二铝以颗粒物的形式存在且D50粒径为0.5μm~2μm;和/或,三氧化二铬的D50粒径为0.5μm~2μm。
根据本申请的一些示例,树脂是酚醛树脂,且残碳率为大于等于35wt%;以质量计,三氧化二铝:三氧化二铬:树脂的值为(40~60):(10~20):(25~40)。
根据本申请的一些示例,附着层中还包括悬浮分散剂,悬浮分散剂包括蓖麻油、三油酸甘油酯、吐温20、有机膨润土中的一种或组合。
在第二方面,本申请示例提出了一种采用前述的前驱体烧结而成的多孔介质燃烧器。
该多孔介质燃烧器包括基体和抗氧化层。
其中的基体为多孔碳化硅或来自于前驱体的多孔的基体;
其中的抗氧化层通过附着层通过与硅元素反应烧结而成,或者是处于混合且均相的碳化硅、三氧化二铝和三氧化二铬。
其中通过附着层通过与硅元素反应烧结而成是指,附着层通过与硅反应烧结而使附着层中的树脂碳化,且从而与处于气相的硅反应形成产物型碳化硅。
根据本申请的一些示例,抗氧化层含有莫来石晶相,莫来石晶相由产物型碳化硅中的碳化硅氧化而与来自于附着层中的三氧化二铝反应而成。
在第三方面,本申请示例提出了一种制作前述的多孔介质燃烧器的制作方法。
该方法包括:
提供,且前驱体中的有机物经历了碳化而形成残碳;
在加热的真空反应中,使经历了碳化的前驱体与硅接触并反应形成碳化硅。
根据本申请的一些示例,硅是气态形式提供;
和/或,残碳的部分量还残留于多孔介质燃烧器;
或/者,残碳全部转化为与硅反应形成的碳化硅中。
根据本申请的一些示例,方法还包括:在加热的真空反应中,使经历了碳化的前驱体与硅接触并反应形成碳化硅之后进行的氧化操作;
氧化操作包括:在氧气环境中,进行烧结使由残碳与硅反应形成的碳化硅中经过氧化形成二氧化硅,并与来自于附着层中的三氧化二铝反应生莫来石晶相。
在第四方面,本申请示例提出了一种提高碳化硅在1300℃以上的温度条件下的抗氧化性能的方法,方法包括:
通过挂浆的方式在碳化硅的表面结合并固化的附着层,附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和酚醛树脂;
使酚醛树脂碳化,形成残碳;以及
执行烧结操作;
通过烧结操作,残碳转化为第一产物或第二产物,其中第一产物是碳化硅,第二产物为来自第一产物中的第一部分量的碳化硅以及剩余量的碳化硅通过氧化形成的二氧化硅;
其中第一产物是在真空或非氧化性气氛中,残碳与硅气体反应而成;
其中,第二产物是在真空或非氧化性气氛中,残碳与硅气体反应形成全量碳化硅,然后在氧化性气氛中,全量碳化硅的表面部分通过氧化形成的二氧化硅和剩余部分的碳化硅。
在以上实现过程中,本申请实施例提供的多孔介质燃烧器,利用主要以氧化物形式存在的抗氧化层,因此,具有好的抗氧化性能—尤其是高温(例如大于1300℃)条件下的抗氧化性能。另外,由于制作上述的多孔介质的燃烧器中的前驱体含有碳化硅和Al2O3。碳化硅具有众多优异的性能,可以赋予燃烧器相对低温条件下的出色特性。虽然碳化硅在高温下仍会发生氧化,但是,由于本申请中采用了Al2O3,因此,氧化的碳化硅会与三氧化二铝反应形成莫来石晶相,并且Al2O3与Cr2O3在高温下可形成晶型致密的无限固溶体从而阻止氧气的扩散渗透,从而很好地抑制碳化硅的继续氧化。同时,莫来石晶相与碳化硅的热膨胀系数接近,从而也可以避免受热时的膨胀差异所导致的开裂等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例1中的多孔介质燃烧器的制作方法的流程示意图;
图2示出了图1中的获得多孔介质燃烧器的SEM照片。
具体实施方式
碳化硅具有多种优异的性能。因此,碳化硅被应用于诸多领域。其一个重要的应用领域是通过将其多孔化而应用于制作多孔介质燃烧器。
在上述的应用领域中,希望其具有理想的稳定性,例如耐氧化、耐腐蚀等。鉴于碳化硅所具有的特性,对基于其的燃烧器以高温环境中的抗氧化性能尤为重要。
发明认为提高碳化硅多孔陶瓷在高温氧气环境使用寿命的方式可以通过在碳化硅多孔陶瓷的表面形成涂层,并通过抑制氧的扩散渗入或与氧气反应生成致密氧化物保护层使得碳化硅基体材料与外界氧气隔绝,达到抗氧化的目的。
然而,就当前的一些实践而言,涂层采用非氧化体系则需要成本相对高昂的金属原料,因此使其成本更高。并且,非氧化体系的高温抗氧化性能还有待提高。或者,在另一些实践中,采用耐热的纯金属氧化物。但是,这又通常存在抗氧化物涂层与基体的碳化硅的热膨胀系数匹配度低,导致涂层容易开裂。
换言之,碳化硅基的多孔介质燃烧器在高温条件下的面临着氧化风险。而改善其抗氧化性能的抗氧化涂层所起到的改善抗氧化性能和与基体之间的热膨胀往往难以调和,或者说需要很高的代价(如成本高)才能适当地缓解抗氧化差和热膨胀匹配度低的问题。
有鉴于此,在本申请的实例中,发明人提出了一种的碳化硅基多孔陶瓷燃烧器的新的实现方案。该方案通过巧妙地选择抗氧化涂层,从而赋予了新的碳化硅基多孔陶瓷燃烧器的改进的抗氧化性能,并且热膨胀系数还与基体匹配。
总体上而言,本申请示例中的方案是根据碳化硅的特点,尤其是多孔介质燃烧器的特点,选择与碳化硅起到保护作用的抗氧化涂层/抗氧化覆盖层。在碳化硅与抗氧化层稳定和牢固地结合的情况下,获得理想的抗氧化和防热冲击开裂。
因此,示例中,提出了一种前驱体。该前驱体能够用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的。换言之,该前驱体可以作为前述抗氧化层的制作原料,再与其他原料反应而生成抗氧化层。
该前驱体包括基体和附着层。其中基体是多孔的结构且是碳化硅材质。附着层结合于基体,并且附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和树脂。因此,通过反应烧结,附着层的树脂可以在碳化之后,再与硅反应而被转化为碳化硅。
在前驱体中,附着层结合于基体的方式通常是将附着层的原料制作为液态或粘流态或浆料,然后将其转移到多孔的基体表面。其中的表面包括其孔隙内的表面。而转移的方式可以是将固态具有确定结构或构造方式的基体浸没于前述的浆料中,从而通过浸涂,再经过诸如干燥的方式在基体固着附着层。或者,部分示例中,将上述的浆料喷涂到基体。上述方式通过都可以实现附着层在基体的大部分区域进行覆盖。一些示例中,浆料也可以通过刷涂、辊涂等方式转移到基体;该方式的均匀性和附着量相对于前述的方式可能会相对更少。
对于附着层固着于基体的表面的牢固性,通常希望是更好的。一些示例中,附着层的原料中可以不特别地配置粘接剂性质的成分。另一些示例中,附着层的原料中可以特别地配置粘接剂性质的成分。在前述示例中,附着层中具有树脂,其不仅作为后续形成残碳,进而与硅反应的来源,还同时其还可以提供一定的粘接性,因而使附着层与基体的结合相对更稳固。此外,部分示例中,根据要求,可以在浆料中添加固定剂(相应地,树脂采用可固化树脂),在将浆料转移到基体之后,再通过固化操作(加热或光照等根据固化剂而不同而有所不同)可以使附着层与基体的结合更佳牢固。
作为上述附着层的制作原料的示例,其中的树脂可以是酚醛树脂或环氧树脂;可以是液态或颗粒状。三氧化二铝则可以是α-氧化铝、γ-氧化铝、工业氧化铝和刚玉中的一种或组合。此外,考虑到便于制浆和附着的牢固性,三氧化二铝以颗粒物的形式存在且D50粒径为0.5μm~2μm;同时,三氧化二铬的D50粒径为0.5μm~2μm。
一些示例中,树脂选择的是酚醛树脂,且残碳率为大于等于35wt%。同时,以质量计,三氧化二铝:三氧化二铬:树脂的值为(40~60):(10~20):(25~40)。
处理上述三种主要的材料之外,为了获得更好的浆料,附着层的制作原料中还可以选择溶剂和分散剂。其中的溶剂例如是树脂的良溶剂,示例性地可以是乙醇。分散剂通常可以选择为表面活性剂。本申请示例中,分散剂例如是悬浮分散剂。例如,分散剂可替代地是蓖麻油、三油酸甘油酯、吐温20、有机膨润土中的一种或组合。例如,蓖麻油和吐温20的混合物,或者三油酸甘油酯、吐温20、有机膨润土的混合物,或者吐温20和有机膨润土的混合物。在上述混合物的分散剂的示例中,各种物质的混合比例可以自由选择。
一种制作附着层的原料的具体且可替代的示例可以是:Al2O3粉:60~80wt%,Cr2O3粉:20~40wt%。
并且,以三氧化二铝和三氧化二铬的总质量(m)为基准,酚醛树脂的用量是m的25~40%,悬浮分散剂的用量是m的0~2t%,溶剂的用量是m的35~45%。而作为与树脂碳化后的残碳反应的硅原料则可以是单质硅,且其用量是m的5~15%。
由于在残碳与硅反应的过程中,硅受到高温作用而气化,因此,其可以选择为颗粒状或者块状,无特别的要求。
示例性,以下就前驱体中的附着层的制作以及其结合到基体上的方式进行说明。
按配比称量原料球磨4~6小时制备Al2O3-Cr2O3-酚醛树脂浆料,将碳化硅多孔陶瓷浸入浆料中,取出离心甩去多余浆料,并用压缩空气吹扫均匀,压缩空气压力为0.3~0.6MPa。然后样品置于烘箱设置120℃干燥固化(酚醛树脂发生热交联反应)30分钟。按照前述方案进行重复浸渍挂浆并干燥固化过程3~5次。
在通过上述获得前驱体之后,即可利用其进行烧结而制作多孔介质燃烧器。并且,因此,该多孔介质燃烧器包括基体和抗氧化层。卡中的烧结方式例如是:
制备的样品进行高温渗硅烧结。在烧结炉中,第一层承烧板放硅块或硅粉,第二层承烧板放样品,样品与硅块不接触。利用硅在高温产生的气相硅与涂层的残炭原位反应生成SiC。烧结全程抽真空保护,升温速率为0.5~10℃/min,最高烧结温度为1750℃并保温120~300mins,随炉冷却至室温。上述的烧结温度根据附着层的材料体系的选择而有所不同,并不以上述条件为限。在上述的烧结过程中,在低温阶段例如800℃以下,有机物质发生碳化。在该碳化阶段升温速率更慢是有利的。在碳化之后,随着温度升高,熔点高达1410℃的硅会随之熔化。在该阶段提供充足的保温时间,以便残碳与硅充分反应。再然后,可以选择继续升温,以便其他物质反应—例如,Al2O3与Cr2O3生成无限固溶体的反应。
其中的残碳可以是预先在真空或非氧化性的气体中,对前驱体进行烧结而产生。然后再将其放置于烧结炉中,与硅一同反应。或者,残碳是再烧结炉中通过烧结过程产生的。简言之,残碳的产生和残碳与硅反应既可以是在同一设备中,也可以是在不同的设备中的进行的。
其中,基体来源于前驱体的多孔的基体。而抗氧化层则来自于附着层通过与硅元素反应烧结而成的抗氧化层。其中的反应方式是,前驱体在受热时,其附着层中的树脂(或可能存在的分散剂)等有机物碳化,再与处于气相的硅蒸气反应形成产物型碳化硅。
需要指出的是,由于前驱体的附着层中具有Al2O3与Cr2O3,而二者可以在受热时彼此发生物化反应,从而生成晶型致密的无限固溶体。其可以阻挡氧气扩散渗透至碳化硅多孔陶瓷基体发生氧化反应,抗氧化性能得到提高。
此外,抗氧化层还可以含有莫来石晶相。并且莫来石晶相由碳化硅氧化形成的二氧化硅和三氧化二铝反应形成。由于基体中也具有碳化硅,因此,需要指出的是,此处所指出的用以形成莫来石晶相的碳化硅主要是指通过前驱体中的附着层转化而来的碳化硅。因此,附着层位于基体的表面,在该附着层转变而来的碳化硅被氧化为二氧化硅并于三氧化二铝反应之后,会阻碍氧气的继续“侵入”,同时,前述的“无限固溶体”也会阻碍氧气的继续进入。因此,抗氧化层的碳化硅的反应物(莫来石晶相)会阻止氧气与基体中的碳化硅反应。
基于上述可知,在本申请示例中的碳化硅基的多孔介质燃烧器中,含有碳化硅多孔基体,以及在其表面的抗氧化层。该抗氧化层中可以含有Al2O3与Cr2O3、SiC;其中部分或全部的Al2O3与Cr2O3还可以是以无限固溶体的形式存在;其中的部分或全部的SiC则可以是经过氧化为SiO2并与部分的Al2O3反应形成莫来石相(与碳化硅具有接近的热膨胀系数)。因此,一些示例中,通过上述方式制作的碳化硅基的多孔介质燃烧器可以进行预氧化,从而生成莫来石相,从而提高其使用性能。通过对上述所获得多孔介质燃烧器的性能验证表面,其可以耐受1300℃以上的温度。
对该燃烧器的性能测试方式如下:
将烧结后的样品在空气气氛马弗炉中设置1500℃保温100小时,称量测试前后重量变化,表征Al2O3-Cr2O3-SiC涂层的抗氧化性能。以及将烧结的样品应用于多孔介质燃烧器,测试其耐久性(涂层失效时间)。
基于前述的讨论,作为另一种应用方式,示例中还提出了一种提高碳化硅在1300℃以上的温度条件下的抗氧化性能的方法。并且在一些示例中,通过这样的方式可以使其在1600℃以下的空气气氛环境长期服役。
该方法包括:
通过挂浆的方式在碳化硅的表面结合并固化的附着层,附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和酚醛树脂;使酚醛树脂碳化,形成残碳;以及执行烧结操作。其中,通过烧结操作,残碳转化为第一产物或第二产物,其中第一产物是碳化硅,第二产物为来自第一产物中的第一部分量的碳化硅以及剩余量的碳化硅通过氧化形成的二氧化硅。其中第一产物是在真空或非氧化性气氛中,残碳与硅气体反应而成;其中,第二产物是在真空或非氧化性气氛中,残碳与硅气体反应形成全量碳化硅,然后在氧化性气氛中,全量碳化硅的表面部分通过氧化形成的二氧化硅和剩余部分的碳化硅。
以下结合具体的实施例对本申请的方案进行说明。
实施例1
1、配方
煅烧α-Al2O3粉(D50=2μm):500g,Cr2O3粉(D50=1μm):150g,氨酚醛树脂(残炭率=38%):300g,硅块:110g,吐温20:5g,乙醇:300g。
2、参阅图1的制备方法
①、按配比称量原料球磨4小时制备Al2O3-Cr2O3-酚醛树脂浆料,将碳化硅多孔陶瓷浸入浆料中,取出离心甩去多余浆料,并用压缩空气吹扫均匀,压缩空气压力为0.3MPa;
②、将①样品置于烘箱设置120℃干燥固化30分钟,重复浸渍挂浆并干燥固化过程3次;
③、将②制备的样品进行高温渗硅烧结(第一层承烧板放硅块,第二层承烧板放样品,样品与硅块不接触,利用硅在高温产生气相硅与涂层的残炭原位反应生成SiC),烧结全程抽真空保护,室温至800℃升温速率为1℃/min,800℃至1410℃升温速率10℃/min,1410℃保温60mins,1410℃至1750℃升温速率为5℃/min,1750℃保温120mins,随炉冷却至室温。对其进行微观形貌表征如图2所示,由此图可知其中的抗氧化层(coating)具有致密的结构。
3、抗氧化性测试
涂覆Al2O3-Cr2O3-SiC涂层的样品(尺寸:140mmx50mmx20mm,重量:98.68g)和无涂层样品(尺寸:140mmx50mmx20mm,重量:78.26g)在空气气氛马弗炉中设置1500℃保温100小时后,涂覆Al2O3-Cr2O3-SiC涂层的样品重量为:98.89g,氧化增量率为:0.21%;无涂层样品的重量为:79.67g,氧化增量率为:1.80%。
4、耐久性测试
涂覆Al2O3-Cr2O3-SiC涂层的碳化硅多孔陶瓷(140mmx50mmx20mm)在表面使用温度为1350℃的多孔介质燃烧器中服役时间大于1000小时。
实施例2
1、配方
煅烧α-Al2O3粉(D50=1μm):600g,Cr2O3粉(D50=1μm):200g,氨酚醛树脂(残炭率=35%):300g,硅块:100g,有机膨润土:10g,乙醇:350g。
2、制备方法
①、按配比称量原料球磨5小时制备Al2O3-Cr2O3-酚醛树脂浆料,将碳化硅多孔陶瓷浸入浆料中,取出离心甩去多余浆料,并用压缩空气吹扫均匀,压缩空气压力为0.6MPa;
②、将①样品置于烘箱设置120℃干燥固化30分钟,重复浸渍挂浆并干燥固化过程5次;
③、将②制备的样品进行高温渗硅烧结(第一层承烧板放硅粉,第二层承烧板放样品,样品与硅粉不接触,利用硅在高温产生气相硅与涂层的残炭原位反应生成SiC),烧结全程抽真空保护,室温至800℃升温速率为1℃/min,800℃至1410℃升温速率5℃/min,1410℃保温120mins,1410℃至1750℃升温速率为5℃/min,1750℃保温60mins,随炉冷却至室温。
3、抗氧化性测试
涂覆Al2O3-Cr2O3-SiC涂层样品(尺寸:140mmx50mmx20mm,重量:97.23g)和无涂层样品(尺寸:140mmx50mmx20mm,重量:79.65g)在空气气氛马弗炉中设置1500℃保温100小时后,Al2O3-Cr2O3-SiC涂层样品的重量为:97.50g,氧化增重率为:0.28%;无涂层样品重量为:80.75g,氧化增重率为:1.38%。
4、耐久性测试
涂覆Al2O3-Cr2O3-SiC涂层的碳化硅多孔陶瓷(140mmx50mmx20mm)在表面使用温度为1350℃的多孔介质燃烧器中服役时间大于1100小时。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体,且在所述反应烧结中发生残碳与硅反应形成碳化硅的反应,所述残碳来自于所述前驱体的碳化,所述硅独立于所述前驱体所提供,其特征在于,所述前驱体包括:
多孔的基体,所述基体是碳化硅的材质;
附着层,结合于所述基体,所述附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和作为所述残碳的碳源的树脂;以质量计,所述三氧化二铝、所述三氧化二铬和所述树脂的比值为(40~60):(10~20):(25~40)。
2.根据权利要求1所述的用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体,其特征在于,所述树脂包括酚醛树脂或环氧树脂;
和/或,所述三氧化二铝包括α-氧化铝、γ-氧化铝、工业氧化铝和刚玉中的一种或组合;
和/或,所述三氧化二铬的D50粒径为0.5μm~2μm。
3.根据权利要求2所述的用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体,其特征在于,所述三氧化二铝以颗粒物的形式存在且D50粒径为0.5μm~2μm。
4.根据权利要求2所述的用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体,其特征在于,所述树脂是酚醛树脂,且残碳率为大于等于35wt%。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的用于通过反应烧结制作多孔陶瓷燃烧器的前驱体,其特征在于,所述附着层中还包括悬浮分散剂,所述悬浮分散剂包括蓖麻油、三油酸甘油酯、吐温20和有机膨润土中的一种或组合。
6.一种采用根据权利要求1至5中任意一项所述的前驱体烧结而成的多孔介质燃烧器,其特征在于,所述多孔介质燃烧器包括:
基体和抗氧化层;
其中的所述基体为多孔碳化硅或来自于所述前驱体的所述多孔的基体;
其中的所述抗氧化层通过所述附着层通过与硅元素反应烧结而成,处于混合且均相的碳化硅、三氧化二铝和三氧化二铬。
7.根据权利要求6所述的多孔介质燃烧器,其特征在于,所述抗氧化层含有莫来石晶相。
8.根据权利要求7所述的多孔介质燃烧器,其特征在于,所述莫来石晶相由所述残碳与硅反应形成的碳化硅中的碳化硅氧化而与来自于所述附着层中的三氧化二铝反应而成。
9.一种多孔介质燃烧器,其特征在于,包括:
多孔的基体,所述基体是碳化硅的材质;
抗氧化层,具有处于混合态的三氧化二铝、三氧化二铬和碳化硅,所述抗氧化层中的碳化硅通过残碳与硅在反应烧结中发生反应形成,所述残碳的碳源为树脂;以质量计,所述三氧化二铝、所述三氧化二铬和所述树脂的比值为(40~60):(10~20):(25~40)。
10.根据权利要求9所述的多孔介质燃烧器,其特征在于,所述抗氧化层的表面具有莫来石晶相。
11.根据权利要求9所述的多孔介质燃烧器,其特征在于,所述抗氧化层中还有由三氧化二铝和三氧化二铬形成的固溶体。
12.一种制作根据权利要求6至11中任意一项所述的多孔介质燃烧器的方法,其特征在于,所述方法包括:
提供碳化处理后的根据权利要求1至5中任意一项所述的前驱体,且所述前驱体中的有机物经历了碳化而形成残碳;
在加热的真空环境中,使经历了碳化的所述前驱体与硅接触并反应形成产物型碳化硅。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述硅是气态形式提供。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述残碳的部分量还残留于所述多孔介质燃烧器。
15.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述残碳全部转化为与硅反应形成的碳化硅中。
16.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:在加热的真空环境中,使经历了碳化的所述前驱体与硅接触并反应形成碳化硅之后进行的氧化操作;
所述氧化操作包括:在氧气环境中,进行烧结使由产物型碳化硅中的碳化硅经过氧化形成二氧化硅,并与来自于所述附着层中的三氧化二铝反应生莫来石晶相。
17.一种提高碳化硅在1300℃以上的温度条件下的抗氧化性能的方法,其特征在于,所述方法包括:
通过挂浆的方式在碳化硅的表面结合并固化的附着层,所述附着层含有三氧化二铝、三氧化二铬和酚醛树脂;以质量计,所述三氧化二铝、所述三氧化二铬和所述酚醛树脂的比值为(40~60):(10~20):(25~40);
使所述酚醛树脂碳化,形成残碳;以及
执行烧结操作;
通过所述烧结操作,所述残碳转化为第一产物或第二产物,其中所述第一产物是碳化硅,所述第二产物为来自所述第一产物中的第一部分量的碳化硅以及剩余量的碳化硅通过氧化形成的二氧化硅;
其中所述第一产物是在真空或非氧化性气氛中,残碳与硅气体反应而成;
其中,所述第二产物是在真空或非氧化性气氛中,残碳与硅气体反应形成全量碳化硅,然后在氧化性气氛中,所述全量碳化硅的表面部分通过氧化形成的二氧化硅和剩余部分的碳化硅。
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