二硅化钼发热体在氢气气氛中使用的侵蚀机制分析

将二硅化钼发热体安装在氢气气氛电阻炉中,升温至1 350℃保温6 h后结束为1炉次,共使用5炉。然后截取使用后的二硅化钼发热体热端,用扫描电子显微镜研究其显微结构,用能谱分析仪进行区域元素分析,以剖析二硅化钼发热体在氢气气氛中使用的侵蚀机制。结果表明:在氢气气氛中使用时,二硅化钼发热体表面的保护膜首先被氢气破坏且不能再生,进而发热体中的硅酸盐结合剂也被氢气破坏并形成氢气进一步侵蚀的通道,加速了氢气与本体材料二硅化钼的反应。二硅化钼发热体由于侵蚀变细、结构疏松并剥落,电阻过大、温度过高而熔断,从而导致其在氢气气氛中的使用寿命大大降低。

膨润土的提纯及其在二硅化钼发热元件中的应用

为了提高二硅化钼发热元件的高温使用性能,首先,通过添加不同量(质量分数分别为0. 2%、0. 4%、0. 6%、0. 8%、1. 0%和1. 2%)的磷酸铵,采用湿法对钙基膨润土进行提纯试验;然后,以提纯膨润土为结合剂,经配料、练泥、挤出成型、干燥后,在氢气保护气氛中分别于1 450、1 500、1 550和1 600℃保温2 h烧成制成二硅化钼发热元件试样,检测试样的体积密度和显气孔率,并进行SEM和EDS分析;最后,对二硅化钼发热元件试样和商品二硅化钼发热元件在1 750℃保温2 h条件下进行使用对比试验。结果表明:1)添加1. 0%(w)的磷酸铵湿法提纯后,膨润土的Fe_2O_3、K_2O、Na_2O含量和灼减大幅降低,蒙脱石含量提高到87. 6%(w)。2)以提纯膨润土为结合剂、在1 550℃保温2 h烧成的发热元件的显气孔率和体积密度分别为0. 83%和5. 73 g·cm^(-3),致密度较高,其断裂方式以穿晶断裂为主。3)在1 750℃保温2 h使用后,以提纯膨润土为结合剂制备的发热元件表面保护膜完整,而采用未提纯膨润土为结合剂生产的商品发热元件表面保护膜破损严重。