Vol.23 No.4 包发等：O'-Sialon/BN和0'-Sialon/ZrO,复合材料抗棕融金属和保护渣侵蚀 ·313· △，Gr=-246.98+0.124TkJ/mol0. 下式表示： 图5中可以看到侵蚀层中有大量白色BN x=kt (1) 颗粒.这是由于钢液对BN的浸润角很大，在侵 其中，k=。 k'C 蚀过程中，BN不易与钢水反应：BN被钢水中的 ,(二Rp,C为试样表面锅水中参与反 应的某组分的浓度：为钢水中某组分与O- [O]氧化后生成的B,O,会继续与O'-Sialon的氧 Sialon的反应速度常数；g,为试样中O'-Sialon 化产物Al,O,反应生成9AlO2BO: 的体积分数；·为试样的体积密度；R为被溶解 9Al20,+2B03=9A10-2B03, 掉的量与侵蚀产物层总量的比率.式()表明， △G月ok=-189.02(kJ/mol0. 试样的侵蚀深度与时间呈正比关系.对图2的 9AlO2BO,的存在可阻止BN的进一步氧 直线部分进行回归得： 化.因此，当玻璃相和0'-Sialon被侵蚀后，剩余 x=0.02:(相关系数R=0.99919)(2) 的BN呈颗粒状在侵蚀层内壁聚集 (2)扩散控速过程. 当侵蚀到一定时间后，侵蚀产物层便有了 相当的厚度.钢液参与反应的组元经过侵蚀层 的扩散路径变长，扩散阻力增大.此时，扩散便 成为整个侵蚀过程的限制环节.侵蚀速度方程 可表示为： x=kDt (3) 其中，ka。号。D为朝液中参与反应的组 2CD 图4優蚀限中的傻蚀通道 元在侵蚀层中的扩散系数.从式(3)可以看出， Fig.4 Erosion channel in corroded layer 随着侵蚀时间的增加，后期的侵蚀速度符合抛 物线方程.对图2的扩散控速阶段的曲线部分 进行回归得： x=0.034(相关系数R=0.99705) (4) (3)侵蚀界面的分形特征. 将图3中的侵蚀界面图形二值化后，提取 边界即得到侵蚀界面的分形图形（见图6），然后 用FDCP程序求出分形维数.从图7中可以看 图5侵蚀层中聚集的BN Fig.5 Aggregation of BN in corroded layer 2.2侵蚀过程的动力学分析 O'-Sialon/BN复合材料在钢液中的侵蚀过 程是一个固相一液相反应过程，包括钢液中组 元向材料内部扩散侵人和发生界面化学反应的 过程.试样的侵蚀应分为两个阶段：①前期 b 界面化学反应过程控速期：②后期一扩散过 程控速期. (1)界面化学反应过程 试样与钢水之间的侵蚀反应可认为由以下 几个步骤组成：①钢水中组元通过液固边界层 向试样表面的扩散：②钢水中组元与试样中的 O'-Sialon以及非晶相发生反应；③反应生成的 图6二值化黑白图(a)及分形曲线) 低熔相在液固边界层的扩散，其反应速度可用 Fig.6 Binary image and fractal curve