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在碳复合耐火材料中, 碳的氧化要比纯碳氧化复杂得多。 材料中, 除了易被氧
化的碳以外, 还有不被氧化的氧化物及气孔。
碳复合耐火材料的氧化过程模型如图(1 . 2 ) 所示【1 1 1 :
图l -2 碳复合耐火材料氧化反应模型
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
图1 -3 多孔碳材料氧化Ar r h e n i u 图
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
由图可见, 耐火材料右边部分已被氧化成为脱碳区。 在脱碳区内, 碳已被氧
化, 所形成孔隙和原气孔构成许多扩散通道(图中用虚线示出一条) 。 在这种情况
下, 碳氧化过程可描述为: 氧气穿过试样的边界层, 通过扩散通道进入材料内, 到
达气一固界面, 在界面和碳进行反应, 反应产物通过扩散通道扩散出去。 Wi c h e [心】
给出多孔碳材料氧化过程的Ar r h e n i u s 图, 如图1 . 3 所示。 由图可见反应过程随温度
的变化可分为三个阶段:
在低温下, 气一固界面反应速度很慢, 相当于图1 . 3 中第1 段。 在这种情况
下, 由于扩散速度大于反应速度, 在气孔通道内几乎不存在氧浓度梯度。 因此, 试
样内的氧化反应是均匀的。 这种情况发生在氧化的早期, 这时并未形成明显的脱碳
层。
随反应温度的升高, 气一固反应速度加快, 变的可以和扩散速度相比, 甚至超
过扩散速度。 这种情况下, 整个过程由通过气孔的扩散所控制, 相当于图卜3 中第
l I 段, 这种现象发生在氧化已进行到一定程度, 已形成脱碳层的情况下。
如果温度再进一步提高, 界面反应速度和扩散速度变得足够大, 则反应变为由
反应物和产物通过多孔体外表面的边界层的扩散所控制

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