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碳化硅的抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性
碳化硅的抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性
碳化硅的化學(xué)性質(zhì)中最重要的是它的抗氧化性能。碳化硅在空氣中加熱到1000℃以上時(shí)，僅在其表面氧化，生成一層二氧化硅薄膜。這層二氧化硅薄膜能阻礙氧向碳化硅內(nèi)部的擴(kuò)展速度、限制了碳化硅的氧化。碳化硅的氧化速率隨著時(shí)間的推移而減慢，使得碳化硅有較好的抗氧化性。在1300℃時(shí)薄膜層二氧化硅開始有方石英析出，晶型的轉(zhuǎn)變引起薄膜層開裂，從而氧化速度有所增加。在1500~1600℃時(shí)，由于SiO2層的增厚，限制了氧化作用，使得碳化硅能在1600℃的高溫下長期穩(wěn)定地使用。超過1627℃時(shí)，將發(fā)生如下反應(yīng)：2SiO2+SiC→3SiO+CO以及SiO2的蒸發(fā)，使SiO2保護(hù)層受到破壞，這時(shí)碳化硅的氧化作用又會(huì)迅速進(jìn)行。因此1627℃是碳化硅材料的最高工作溫度。
當(dāng)氧化劑是水蒸氣、二氧化碳時(shí)，碳化硅的氧化情況與在空氣中類似，只不過在1627℃以下時(shí)，對SiC的氧化速率要小些。當(dāng)溫度超過1627℃時(shí)，這種較慢的氧化速率反倒促進(jìn)了氧化反應(yīng)的有利因素。因?yàn)�，這時(shí)碳化硅上的SiO2薄膜生成速度小于SiO2與SiC的反應(yīng)速度，即SiO2剛生成就遭到破壞。
