炭素材料二氧化碳反应性检测 钠膨胀率检测

炭素材料在工业应用中（如铝电解槽、电弧炉等）常面临高温下与气体（如 CO₂）反应或与电解质中钠元素作用的问题，其二氧化碳反应性和钠膨胀率是衡量材料服役稳定性的关键指标。以下分别从检测目的、原理、方法及注意事项进行详细说明：

炭素材料二氧化碳反应性检测

炭素材料（如石墨电极、炭块）在高温下会与 CO₂发生氧化反应（C + CO₂ = 2CO），导致材料失重、强度下降甚至结构破坏。检测其二氧化碳反应性的核心是评估材料在高温下抗 CO₂侵蚀的能力，为材料选型和服役寿命预测提供依据。

1. 检测目的

• 评估炭素材料在高温（通常 800~1200℃）下与 CO₂的反应活性，反映材料抗氧化侵蚀性能；

• 优化炭素材料生产工艺（如石墨化程度、孔隙率控制），提升其在含 CO₂环境中的稳定性；

• 指导电解槽、电弧炉等设备中炭素部件的寿命评估。

2. 检测原理

在可控温度和气氛条件下，让炭素试样与一定流量的 CO₂气体反应，通过测量反应前后试样的重量损失、强度变化或反应速率，表征其反应性。反应性越高，材料越易被侵蚀。

3. 主要检测方法（参考 YB/T 4088、ASTM C886 等标准）

• 取样：从炭素制品（如石墨电极、阴极炭块）上截取具有代表性的试样，通常为圆柱状（直径 10~20mm，长度 30~50mm）或块状（体积约 10~50cm³）；

• 预处理：试样需打磨去表面杂质，用天平jingque称量初始质量（m₀，jingque至 0.001g），并记录初始尺寸（用于辅助分析结构变化）。

• 高温管式炉（带程序控温功能，温度范围室温～1500℃，控温精度 ±1℃）；

• 气体控制系统（可调节 CO₂纯度≥99.9%，流量控制精度 ±5mL/min）；

• 精密天平（精度 0.1mg）、热电偶（测温范围 0~1300℃）、气体流量计。

1. 装样：将试样放入石英舟或刚玉舟中，置于管式炉恒温区，确保试样完全暴露在气流中；

2. 升温与气氛控制：

• 先通入惰性气体（如氮气）置换炉内空气（流量 100~200mL/min，持续 30min），防止试样氧化；

• 按设定速率升温至目标温度（如 950℃、1100℃，模拟实际服役温度），保温 30min 使温度稳定；

• 切换为 CO₂气体，控制流量（通常 50~100mL/min），开始计时反应（反应时间根据标准设定，如 2~5h）；

3. 反应后处理：