怎样提高石墨坩埚的性能？

　　怎样提高石墨坩埚的性能？

　　历史上较早的坩埚是用粘土制成的，但现在只要这种材料能够承受足够高的温度，它就有可能成为一种合格的坩埚，如应时、石墨、刚玉等。它是一种常见的坩埚材料。其中，石墨坩埚因其良好的高温性能和较长的使用寿命，被用于大型合金冶炼铸造工艺和矿石熔解分析。

　　金子在石墨坩埚中熔化

　　但是，由于石墨罐基本上处于高温条件下，周围有许多空气，因为它们容易被氧化。此外，在冶炼铸造和熔融过程中，石墨罐会被严重腐蚀，从而降低其使用寿命。为了延长石墨罐的使用寿命，科学家们想出了如何在石墨罐中添加耐腐蚀材料。

　　在可考虑的材料中，碳化硅因其化学性能稳定、耐腐蚀性强、高温氧化产物为SiO2而被认为是较适合石墨坩埚的好帮手，因为它具有稳定的化学性和耐腐蚀性，并且在高温下氧化产物为SiO2，可以降低陶瓷坩埚的孔隙率，提高其致密性。

　　但添加材料也要讲究科学，不能瞎搞，要合理搭配才能较大限度地发挥两者的优势，一般说来：

　　①由于碳化硅含量的增加，石墨坩埚的密度增加，气孔率降低。

　　这种情况主要是由于碳化硅的密度为3.2g/cm3，石墨密度为2.62g/cm3，因此，随着碳化硅含量的增加，可以减少石墨坩埚的整体体积，逐渐增加体积密度，依次降低气孔率。

　　在不同的碳化硅含量下，石墨坩埚样品的体积密度和孔隙率

　　②随着碳化硅含量的增加，石墨坩埚的失重率逐渐降低；氧化温度越高，石墨坩埚氧化越快；氧化时间越长，石墨坩埚的失重率越大，抗氧化性越低。

　　这是因为一方面，SiC具有良好的抗氧化性。首先，SiC与CO的反应产生SiO气体和固体碳，碳沉积在SiC表面，然后SiO气体向周围扩散，与CO反应产生SiO2和C。这些反应使CO恢复为C，体积膨胀。膨胀的体积会堵塞石墨坩埚中的气孔，使氧气无法进入坩埚，从而降低其失重率，提高其抗氧化能力。另一方面，榛子中的石墨是鳞片状的，与氧气的接触面积很大，氧化速度很快。因此，随着石墨含量的降低，它也会促进石墨的抗氧化。

　　失重率在不同温度下

　　③碳化硅含量越高，石墨坩埚就越致密；而且燃烧温度的升高也会在一定范围内增强石墨坩埚的致密性。

　　这主要是因为当SiC在高温下被氧化时，玻璃相会形成SiO2，这种SiO2会流动，填充石墨坩埚中的气孔。随着SiC含量的增加，液相的形成程度也会增加。因此，碳化硅含量越高，石墨坩埚的致密性越高。

　　在1100℃和1200℃烧成条件下，可以看出，不同烧成温度的样品致密性也不同，1200℃比1100℃烧成的样品致密性要好得多。由于材料在1200℃的高温下已经熔化，在接触面上会有更多的液相熔合，形成连续的烧结网络，通过网络将所有制备罐头的材料整合成一个整体，从而提高其致密性。