ตัวช่วยที่ดีในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเบ้าหลอมกราไฟต์ - ซิลิกอนคาร์ไบด์

ตัวช่วยที่ดีในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเบ้าหลอมกราไฟต์ - ซิลิกอนคาร์ไบด์

เบ้าหลอมในยุคแรกๆ ในประวัติศาสตร์นั้นทำจากดินเหนียว แต่ในปัจจุบัน ตราบใดที่วัสดุชนิดนี้สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้เพียงพอ ก็มีศักยภาพที่จะกลายมาเป็นเบ้าหลอมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมได้ โดยมีวัสดุที่ใช้ทำเบ้าหลอมทั่วไป เช่น ควอตซ์ กราไฟต์ และคอรันดัม เบ้าหลอมกราไฟต์ถือเป็นเบ้าหลอมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการหลอมโลหะผสมหลายประเภทด้วยปริมาณน้อย เนื่องจากมีประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงได้ดีและอายุการใช้งานยาวนาน จึงถูกนำไปใช้ในกระบวนการหลอมและหล่อโลหะผสมขนาดใหญ่ รวมถึงการวิเคราะห์การหลอมแร่

ทองคำละลายในเบ้าหลอมกราไฟต์ แต่เนื่องจากเบ้าหลอมกราไฟต์ส่วนใหญ่อยู่ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงและมีอากาศอยู่รอบๆ จำนวนมาก จึงเกิดการออกซิไดซ์ได้ง่าย นอกจากนี้ ในกระบวนการถลุง การหล่อ และการหลอม เบ้าหลอมกราไฟต์จะกัดกร่อนอย่างรุนแรง ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นวิธีการเติมวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนลงในเบ้าหลอมกราไฟต์เพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของเบ้าหลอมกราไฟต์ ในบรรดาวัสดุที่มีจำหน่าย ซิลิกอนคาร์ไบด์ถือเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเบ้าหลอมกราไฟต์ เนื่องจากมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงคือ SiO2 ซึ่งสามารถลดรูพรุนและปรับปรุงความหนาแน่นของเบ้าหลอมเซรามิกได้ ดังนั้นจึงถือเป็นตัวช่วยที่ดีและสามารถปรับปรุงอายุการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การเติมวัสดุควรเป็นไปตามหลักวิทยาศาสตร์และไม่ควรทำอย่างไม่ระมัดระวัง จำเป็นต้องใช้การผสมผสานที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากทั้งสองอย่าง โดยทั่วไปแล้ว:

① เมื่อปริมาณซิลิกอนคาร์ไบด์เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของเบ้าหลอมกราไฟต์จะเพิ่มขึ้นและความพรุนจะลดลง นี่เป็นเพราะความหนาแน่นของซิลิกอนคาร์ไบด์อยู่ที่ 3.2g/cm3 และความหนาแน่นของกราไฟต์อยู่ที่ 2.62g/cm3 ดังนั้น เมื่อปริมาณซิลิกอนคาร์ไบด์เพิ่มขึ้น ปริมาตรรวมของเบ้าหลอมกราไฟต์จะลดลง ความหนาแน่นของปริมาตรจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และความพรุนจะลดลงตามลำดับ

ภายใต้เนื้อหาซิลิกอนคาร์ไบด์ที่แตกต่างกัน

② เมื่อปริมาณซิลิกอนคาร์ไบด์เพิ่มขึ้น อัตราการสูญเสียน้ำหนักของเบ้าหลอมกราไฟต์จะลดลงทีละน้อย ยิ่งอุณหภูมิออกซิเดชันสูงขึ้น เบ้าหลอมกราไฟต์ก็จะออกซิไดซ์เร็วขึ้น ยิ่งเวลาออกซิเดชันนานขึ้น อัตราการสูญเสียน้ำหนักของเบ้าหลอมกราไฟต์ก็จะมากขึ้น ทำให้ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันลดลง เนื่องจาก SiC มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระที่ดีในแง่หนึ่ง ประการแรก SiC ทำปฏิกิริยากับ CO เพื่อสร้างก๊าซ SiO และคาร์บอนแข็ง ซึ่งจะเกาะอยู่บนพื้นผิวของ SiC จากนั้น ก๊าซ SiO จะแพร่กระจายและทำปฏิกิริยากับ CO เพื่อสร้าง SiO2 และ C ปฏิกิริยาเหล่านี้จะลด CO เป็น C และปริมาตรที่ขยายตัวจะปิดกั้นรูพรุนในเบ้าหลอมกราไฟต์ ป้องกันไม่ให้ออกซิเจนเข้าไปภายในเบ้าหลอม ส่งผลให้ลดอัตราการสูญเสียน้ำหนักและปรับปรุงคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ ในทางกลับกัน กราไฟต์ในเบ้าหลอมมีรูปร่างเป็นเกล็ด มีพื้นที่สัมผัสกับออกซิเจนขนาดใหญ่ และอัตราออกซิเดชันก็รวดเร็ว ดังนั้น เมื่อเนื้อหาของกราไฟต์ลดลง ก็จะส่งเสริมประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระของเบ้าหลอมกราไฟต์ด้วย

③ ยิ่งปริมาณซิลิกอนคาร์ไบด์สูงขึ้น เบ้าหลอมกราไฟต์ก็จะยิ่งหนาแน่นขึ้น การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในการเผาภายในช่วงที่กำหนดยังช่วยเพิ่มความหนาแน่นของเบ้าหลอมกราไฟต์อีกด้วย สาเหตุหลักคือเมื่อซิลิกอนคาร์ไบด์ถูกออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูง จะเกิดเฟสแก้วของ SiO2 ซึ่งไหลและเติมเต็มรูพรุนในเบ้าหลอมกราไฟต์ เมื่อปริมาณซิลิกอนคาร์ไบด์เพิ่มขึ้น ระดับการก่อตัวของเฟสของเหลวก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ดังนั้น ยิ่งปริมาณซิลิกอนคาร์ไบด์สูงขึ้น เบ้าหลอมกราไฟต์ก็จะยิ่งมีความหนาแน่นมากขึ้น

www.superbheater.com