Silisyum karbür ve silisyum nitrür, erimiş metalle zayıf ıslatılabilirlik özelliğine sahiptir. Magnezyum, nikel, krom alaşımı ve paslanmaz çelik tarafından emdirilebilmelerinin yanı sıra, diğer metallerle ıslatılabilirlik özellikleri yoktur; bu nedenle mükemmel korozyon direncine sahiptirler ve alüminyum elektroliz endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar.
Bu çalışmada, yeniden kristalleştirilmiş silisyum karbür (R-SiC) ve silisyum nitrürle bağlanmış silisyum karbür (Si3N4-SiC) malzemelerinin, sıcak dolaşımlı Al-Si alaşım eriyiklerindeki korozyon direnci, birden fazla enlemden incelenmiştir.
495 °C ~ 620 °C alüminyum-silikon alaşım eriyiğinde 1080 saatlik 9 kez termal döngüye tabi tutulan deneysel verilere göre aşağıdaki analiz sonuçları elde edilmiştir.
R-SiC ve Si3N4-SiC numunelerinde korozyon süresi arttıkça korozyon hızı da azaldı. Korozyon hızı, zayıflamanın logaritmik ilişkisine uygundu. (Şekil 1)
Enerji spektrum analizine göre, R-SiC ve Si3N4-SiC numunelerinin kendilerinde alüminyum-silikon bulunmamaktadır; XRD deseninde belirli miktarda alüminyum-silikon pikinin yüzey kalıntısı alüminyum-silikon alaşımı olduğu belirlenmiştir. (Şekil 2 – Şekil 5)
SEM analizine göre, korozyon süresi arttıkça R-SiC ve Si3N4-SiC numunelerinin genel yapısı gevşiyor ancak belirgin bir hasar görülmüyor. (Şekil 6 – Şekil 7)
Alüminyum sıvısı ile seramik arasındaki arayüzün yüzey gerilimi σs/l>σs/g olduğundan, arayüzler arasındaki ıslatma açısı θ >90°'dir ve alüminyum sıvısı ile seramik levha malzeme arasındaki arayüz ıslak değildir.
Bu nedenle, R-SiC ve Si3N4-SiC malzemeleri alüminyum silikon eriyiğine karşı korozyon direncinde mükemmeldir ve aralarında çok az fark vardır. Bununla birlikte, Si3N4-SiC malzemelerinin maliyeti nispeten düşüktür ve uzun yıllardır başarıyla kullanılmaktadır.
Yayın tarihi: 17 Aralık 2018