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1000~1400℃工业高温加热炉用碳化硅电热元件

    碳化硅电热元件广泛应用于1000~1400℃工业高温加热炉中。国产碳化硅电热元件在空气介质中最高使用温度为1450℃[1],正常使用温度在1400℃以下,超过1400℃就要采用二硅化钼电热元件。然而国外的碳化硅电热元件最高使用温度已达1650℃,在1600℃以下的温度范围已经取代了二硅化钼电热元件。这表明,我国的碳化硅电热元件在产品质量上与国外存在较大的差距。随着我国工业窑炉和高温技术的发展,对碳化硅电热元件的使用温度和使用寿命也提出了更高要求。因此探讨碳化硅电热元件的高温失效方式和损坏机理,对于改善其使用性能,提高使用温度以及发展新型碳化硅电热元件都是非常必要的。2试验方法试验采用国产等直径碳化硅电热元件,其发热部位尺寸为10mm×150mm,冷端部尺寸为10mm×100mm。单支碳化硅电热元件室温电阻约为12Ω左右。为了模拟碳化硅电热元件的实际工作环境,自制了加热装置,如图1所示,并测量了其电阻随温度和保温时间的变化规律。图1中A为电流表,V为对国产炉用碳化硅电热元件在1600℃空气中的高温失效行为进行了研究。结果表明:在900℃以下随温度升高,碳化硅电热元件电阻缓慢减小,超过900℃后随温度升高电阻增加较快;1600℃时随保温时间的增加,碳化硅电热元件的电阻缓慢增加,250min后,电阻急剧增加,直至电热元件断裂。失效表面分二硅化钼电热元件是一种可用于多种气氛的高温电热元件,尤其适用于氧化性气氛,其最高使用温度已经达到1850℃。瑞典Kanthal公司发明了二硅化钼电热元件,制备了第1支电热元件1,20世纪90年代初把电热元件的使用温度提高到1850℃,即型电热元件。在20世纪80年代初我国实现了二硅化钼电热元件的工业化生产。和系列MoSi2电热元件相比,国内在制备复杂形状产品、元件使用温度和寿命上还存在较大差距。经过半个多世纪的研究和发展,二硅化钼电热元件已经成为热处理、铸造、高温烧结等工业领域和实验室的重要设备之一。近年来,随着现代科学技术,尤其是信息技术的不断进步,二硅化钼电热元件的研究、生产和应用也取得了快速发展。本文重点介绍了作者在复杂形状二硅化钼电热元件的研究方面取得的最新成果。二硅化钼电热元件的特性MoSi2电热元件是在高温下工作的电阻电热元件,通常称作“硅钼棒”。在氧化性气氛中加热时其表面生成一层致密的石英玻璃保护膜,这层膜起到保护电热元件基体的作用,一旦因某种原因造成保护膜脱落或破裂。

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