碳化硅磚是一種非氧化物材料，在高溫氧化條件下，不可避免的帶來(lái)氧化問(wèn)題。雖然SiC的氧化產(chǎn)物是SiO2保護(hù)膜，可以阻止氧化的進(jìn)一步發(fā)生，但是，約在800℃~1140℃左右SiO2膜會(huì)因變相而產(chǎn)生體積變化，從而使其結(jié)構(gòu)變得疏松，氧化保護(hù)作用驟減另外，在一定條件下，SiO2保護(hù)膜還無(wú)法形成。這都將導(dǎo)致碳化硅磚的使用性能降低，影響它的使用壽命。

由此，碳化硅磚的氧化性能及提高碳化硅耐火磚的抗氧化性能的措施引起了人們的廣泛關(guān)注。為什么碳化硅耐火磚會(huì)容易氧化呢？我們具體分析。

碳化硅磚在普通條件下（如大氣1000℃—2000℃）具有較好的抗氧化性能，這是由于高溫條件下，碳化硅材料表面形成了一層非常薄的、致密的、與基體結(jié)合牢固的SiO2膜，氧在SiO2氧化膜中的擴(kuò)散系數(shù)非常小，因此碳化硅耐火磚的氧化非常緩慢。碳化硅耐火磚在這種富氧條件下的緩慢氧化稱(chēng)為惰性氧化。但在某些條件下，如在足夠高的溫度下或較低的氧分壓下，SiC轉(zhuǎn)化成的SiO2保護(hù)膜被環(huán)境腐蝕，這將導(dǎo)致碳化硅耐火材料被快速氧化，即產(chǎn)生活性氧化而碳化硅耐火磚在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到這種環(huán)境。

到目前為止，對(duì)碳化硅磚的氧化機(jī)理的研究有許多工作，但由于碳化硅磚氧化問(wèn)題的復(fù)雜性和碳化硅磚使用條件的苛刻性，仍有許多基本問(wèn)題尚未解決，下面詳述了這方面的研究進(jìn)展，以闡明碳化硅磚的氧化特性：

碳化硅磚的惰性氧化，在高溫、氧化氣氛中，碳化硅磚表面會(huì)生成致密的SiO2膜，它的反應(yīng)式為：

SiC（s）+3/20（g）→SiO2（s）+CO（g）（1）

SiC（s）+2 O2（g）→SiO2（s）+CO2（g）（2）

表層SiC到SiO2的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致材料的凈重增加。這是惰性氧化的特性之一。按照方程式（1）（2）進(jìn)行的氧化反應(yīng)，實(shí)際上包含有三個(gè)過(guò)程：（1）氧通過(guò)SiO2膜擴(kuò)散到SiO2/SiC界面上（2）氧在SiO2/SiC 界面上與碳化硅反應(yīng)（3）反應(yīng)產(chǎn)物CO 、CO2氣體通過(guò)SiO2膜的擴(kuò)散。如果氧化速率受界面反應(yīng)的控制（過(guò)程2），反應(yīng)速率是常數(shù)，表層SiO2膜厚與實(shí)踐關(guān)系遵循線性關(guān)系：如果反應(yīng)是由擴(kuò)散控制，反應(yīng)速率常數(shù)將隨時(shí)間增加而減小，表層SiO2膜厚與時(shí)間關(guān)系遵循拋物規(guī)律。許多研究表明，碳化硅耐火磚的氧化初期以界面反應(yīng)為主，隨著氧化的進(jìn)一步發(fā)生，氧的擴(kuò)散過(guò)程占主導(dǎo)地位。

SiC的早期氧化產(chǎn)物為玻璃態(tài)SiO2膜。隨著氧化溫度的升高，約800℃—1140℃，玻璃態(tài)SiO2膜發(fā)生晶化。相變將產(chǎn)生體積變化，這使得SiO2保護(hù)膜結(jié)構(gòu)變得疏松，進(jìn)而同碳化硅基體結(jié)合不牢。這樣，其氧化保護(hù)作用。另外，當(dāng)碳化硅磚循環(huán)使用時(shí)，由于SiO2在500℃以下熱膨脹率系數(shù)變化較大，而碳化硅基材的熱膨脹系數(shù)變化不大，這樣，保護(hù)膜與基材間熱應(yīng)力變化較大，保護(hù)膜易破裂。對(duì)于孔隙較多的碳化硅制品，如氮化硅結(jié)合碳化硅材料，會(huì)發(fā)生晶界頸部氧化，產(chǎn)生的SiO2導(dǎo)致晶界處體積膨脹，膨脹應(yīng)力將會(huì)導(dǎo)致碳化硅磚破壞，碳化硅的惰性氧化會(huì)產(chǎn)生氣體產(chǎn)物，這將產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象，使SiO2膜的氧化保護(hù)作用減小。

總結(jié)：碳化硅磚的使用溫度雖然很高，但是在使用時(shí)候還需要根據(jù)使用環(huán)境來(lái)謹(jǐn)慎選擇，