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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

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