试验采用国产等直径硅碳棒，其发热部位尺寸为lOmm X 150mm，冷端部尺寸为lOmmX 100mm。单支硅碳棒室温电阻约为1.2SZ左右。为了模拟硅碳棒的实际工作环境，自制了加热装置，如图所示，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为电压表。为了考察高温硅碳棒的失效方式，试验温度选为1 600℃，并在此温度下保温，直到发热元件烧断为止。

        硅碳棒的显微结构用MEF 3型光学显微镜进行观察，高温氧化失效表面形貌观察在S-2700型扫描电镜上进行，并利用扫描电镜配置的EDAX DX-4型电子能谱仪分析氧化产物的成分。

试验结果及分析

        国产硅碳棒的显微结构。其冷端部由碳化硅、少量游离硅、游离碳和气孔组成(见图2a);发热部由碳化硅、气孔和少量游离硅组成(见图2b)。扫描电镜观察发现，在发热部显微结构中存在一定量的杂质相。表1能谱分析表明杂质相的主要成分为SiA1℃aNaC1等元素。

国产硅碳棒的高温失效

        国产硅碳棒电阻随温度变化关系见图4。在1 600℃保温时，硅碳棒电阻随保温时间的变化见图5。可见硅碳棒在室温至900℃温度区间，随温度升高，电阻降低，表现为负的电阻温度系数;当温度超过900℃后，随温度升高，电阻增加幅度较大，表现为正的电阻温度系数。这是由于一方面温度高于900℃，碳化硅本身表现为正的温度系数，另一方面碳化硅的氧化，特别是碳化硅粒子界面处的氧化，氧化产物的绝缘性减小了发热元件导电截面积，也使电阻增大。而随1 600℃保温时间的增加，硅碳棒电阻缓慢增加，超过250min后，电阻急剧增加，至300min时硅碳棒断裂。这表明硅碳棒在1 600℃时其碳化硅粒子界面处的氧化速度加快，使界面处电阻增大，而界面处电阻的增大又使该处温度增高，从而又促进氧化加剧，最终导致发热元件断裂。

        对硅碳棒氧化表面和断口形貌分析表明(见图6)，其在1 600℃氧化时，发热元件表面主要生成气相产物而挥发，此时主要的氧化过程为:SiQa)+nzg)一SiOg)+co(g>而断口处除了上述伴有气相产物生成反应外，还生成固态SiO，其氧化过程主要为:SiQa)+nzg)一SiOaa)+CO(g)。http://www.guitanbang.net.cn/

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