實驗石墨坩堝

在碳復合耐火材料中， 碳的氧化要比純碳氧化復雜得多。 材料中， 除了易被氧
化的碳以外， 還有不被氧化的氧化物及氣孔。
碳復合耐火材料的氧化過程模型如圖（１ ． ２ ） 所示【１ １ １ ：
圖ｌ －２ 碳復合耐火材料氧化反應模型
Ｆ ｉ ｇ ｌ 一２
Ｏｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ
ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ
ｒ ｅ ｆｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｅ ｓ
圖１ －３ 多孔碳材料氧化Ａｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ 圖
Ｆ ｉ ｇ ｌ －３ Ｏｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ
ｆｉ ｇ ｏ ｆｌ ａ ｃ ｕ ｎ ａ ｒ ｉ ｓ
ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ
由圖可見， 耐火材料右邊部分已被氧化成為脫碳區。 在脫碳區內， 碳已被氧
化， 所形成孔隙和原氣孔構成許多擴散通道（圖中用虛線示出一條） 。 在這種情況
下， 碳氧化過程可描述為： 氧氣穿過試樣的邊界層， 通過擴散通道進入材料內， 到
達氣一固界面， 在界面和碳進行反應， 反應產物通過擴散通道擴散出去。 Ｗｉ ｃ ｈ ｅ ［心】
給出多孔碳材料氧化過程的Ａｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ 圖， 如圖１ ． ３ 所示。 由圖可見反應過程隨溫度
的變化可分為三個階段：
在低溫下， 氣一固界面反應速度很慢， 相當于圖１ ． ３ 中第１ 段。 在這種情況
下， 由于擴散速度大于反應速度， 在氣孔通道內幾乎不存在氧濃度梯度。 因此， 試
樣內的氧化反應是均勻的。 這種情況發生在氧化的早期， 這時并未形成明顯的脫碳
層。
隨反應溫度的升高， 氣一固反應速度加快， 變的可以和擴散速度相比， 甚至超
過擴散速度。 這種情況下， 整個過程由通過氣孔的擴散所控制， 相當于圖卜３ 中第
ｌ Ｉ 段， 這種現象發生在氧化已進行到一定程度， 已形成脫碳層的情況下。
如果溫度再進一步提高， 界面反應速度和擴散速度變得足夠大， 則反應變為由
反應物和產物通過多孔體外表面的邊界層的擴散所控制