氧化

無(wú)論是低溫操作的空氣冷卻堆，還是氣體和液體冷卻堆，在它們的冷卻劑中混入氧，和經(jīng)被氧所氧化，是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。如果把24h內(nèi)發(fā)生1%氧化失重時(shí)的溫度確定為氧化開(kāi)始溫度，那么純石墨的氧化開(kāi)始溫度就是520-560℃。“氧-石墨”體系發(fā)生反應(yīng)的方C+0,—C0,(AH=-392.1J/mol,18℃，1大氣壓)

式如下：

C+1/20,——C0(AH=-111J/mol,18℃，1大氣壓）

CO +1/20,=C0,(AH=-281.1kJ/mol,18℃，1大氣壓)

溫度達(dá)高于氧化開(kāi)始溫度200~250℃之前，氧浸入精雕加工石墨材料內(nèi)部，發(fā)生氧化，此時(shí)石墨體積減少不大，而質(zhì)量卻大為減輕。在此溫度以上，反應(yīng)速率為氧化生成的氣體的擴(kuò)散所控制，氧化作用多在表面發(fā)生，氧化速率對(duì)表面氣體流速變得敏感起來(lái)。溫度和氣體流速對(duì)精雕加工石墨材料氧化速度的影響示于圖。石墨在水蒸氣和C0，氣氛中也會(huì)被氧化，但其氧化開(kāi)始溫度比在02中更高，在水蒸氣中為700℃，在CO，中為900℃。水蒸氣作為冷卻氣體的雜質(zhì)混入時(shí)，和石墨發(fā)生反應(yīng)，生成CO、CO2、H2、CH，等。

C+H20—C0+H2(AH=130.94kJ/mol，18℃，1大氣壓）

Co+30—C02+H2(AlH=-40.24J/mol,18℃，1大氣壓）

C+C0,2C0(AH=170.1kJ/mol,18℃，1大氣壓）

Ct2H-CH.(AH=-74.52kN/mol,18℃，1大氣壓）

石墨和C0，發(fā)生反應(yīng)很重要，因?yàn)镃O，可用做冷卻劑或用做減速材料的保護(hù)氣體，在低溫下不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題，在高溫下則會(huì)發(fā)生反應(yīng)。C+C0,2c0(AH=170.1kJ/mol,18℃，1大氣壓》石墨與氧之間的反應(yīng)是放熱的，氧化反應(yīng)會(huì)自動(dòng)加速，而石墨與C0，之間的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以情況比較良好。精雕加工石墨材料在含水蒸氣的氬中，其氧化速度和CO的平衡濃度與溫度的關(guān)系。

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