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1、第一章文献综述1.1引言三元碳化物（ Al-Si-C ）瓷因为具有较低的密度 (3.03g/cm3)、较高的熔点 (2700 )及良好的高温抗氧化性而受到人们的关注13 。少伟等 4 人将 Al 4 SiC 4 粉末作为抗潮解和高温抗氧化添加剂添加到Al 2 O3 -C 和 MgO-C 砖中，同未加耐火添加剂的耐火砖相比，添加 Al 4SiC 4 粉末的耐火材料不仅提高了该材料的起始氧化温度，而且在相同氧化温度、相同氧化时间上材料的单位面积的质量损失率也明显减少。Inoue 5-6 等人对块 Al 4 SiC 4瓷的抗氧化性进行研究发现，Al 4 SiC 4 瓷具有优异的高温抗氧化性能，这种优
2、越的性能源于高温氧化时试样表面生成Al 2 O3 和莫来石保护膜。然而由于制作上的困难，一直以来关于 Al 4 SiC 4 合成的报道非常有限。查相关文献, 我们得知 Al 4 O4 C 在一定的条件下可以转化 Al 4 SiC 4 。如此一来， 便可以大大的降低Al 4SiC 4 的合成成本与难度。 因此为了弄清楚 Al Si C 合成反应的机理，我们进行了碳氧化铝对碳热合成碳硅化铝过程的影响的研究。1.2Al 4O4 C 材料简介在 Al OC 系统中，铝氧碳 (Al 4 O 4C)直到 1890 仍稳定存在，有望成为具有耐蚀性和抗热冲击性好的新型结构瓷材料和耐火材料用原料。晶体结构测定结
3、果表明，Al 4O 4C 属于斜方晶系，理论密度为2.684g/cm3。据文献报道， A1 4 O4 C 有好的抗水化性，与 CO 反应生成 A1 2 O3 和 C(Pco=0.101325MPa)。因此， Al 4 O4 C 有可能是一种比金属 A1 更好的含碳耐火材料用添加剂。1.3Al 4O4 C 的形成机制在氧化铝和碳的反应过程中， Al 4 O4C 的形成过程与挥发过程同时进行7 。这就使得Al 4O 4C 的形成有两个不同的机制； 也就是，“挥发 - 凝固 ”机制与直接的固 - 固相反应机制。Cox 和 Pidgeon 8 最先提出了固 -固相得反应机制，他们不承认后一个机制。他们
4、认为，与他们热分析所得到的压力数据相比，后一种机制所得出的压力数据太低了。然而，最近 Klugetal 9 研究表明，大部分的转化都是因为当温度超过 1770K 时，“挥发 - 凝固 ”成为了主要的形成机制，然而在 1770K 以下，少量溶解在固体中的物质控制了反应的进程。在第一部分，我们也说过Al 4 O 4C 通常可以从蒸汽中形成。目前的结果证实，真空下，温度高于 1800K时， Al-O-C系统确实形成了。同时也应该注意下面几点。（1 ） 虽然 Al 4O 4C 的蒸发温度比氧化铝、碳混合物的蒸发温度要低，但是出现了一些重复温度的区域，在特定气氛中,而不是真空，当温度高于1800K时，通
5、过氧化铝和碳发生反应， Al 4O 4 C 可以从生成的气体中形成。（2 ） 在氮气气氛中，经过直接的固-固反应可以生成Al 2 OC 相。如果我们假设Al 2 OC是在蒸汽中形成的，那么我们将无法合理的解释少量的氮气会阻止挥发过程。按照第一部分 Al 2 OC 的形成机制，同时减少的原因仍然不知道，尽管现有的结果表明莫来石、碳混合物的挥发过程和氧化铝、硅、碳混合物的挥发过程有一些不同。1.4Al 4O4 C 的合成、特性及应用Foster 10 于 1956年首先测定 Al 4 O 4C 的 X 射线衍射数据， Cox 11 和 Liddell 12分别于 1963 年和 1996年进行了更
6、准确的测定。现在常用的是 Liddell的测定结果。伴随着 Al-O-C 系统新物质的发现和进一步研究 13-26 ，Al 2 O 3-Al 4 C3 相图也逐渐完善。图 1.1 27 示出了 Al 2 O 3-Al 4C 3 相图的完善过程。其中 (a)是 Foster等10于 1956年报道的； (b) 是南 Motzfeldt 28 于 1962 年报道的； (c)和 (d)是 Larrere等29于 1984年报道的 (c)是快速冷却的亚稳相图，(d) 是稳定相图。 )。现在常用的Al 2 O3 -Al 4 C3 相图即是 Larrere 等测定的 (图 1.1(c)(d) 。（a ）
7、（b ）（c ）（ d）图1.1Al 2 O 3 -Si 4 C 3 相图的变迁27Fig. 1.1 Development of phase relations diagram of Al2 O3 -Si 4 C 3 system少伟和山口明良研究 30 了 Al 2O3 、 Al 和石墨的混合粉末在氢气中加热时的相变化。Al 2O 3:Al:C 为 4:4:3( 摩尔比 )的混合粉末在 l00MPa成型成 20 20 20mm的成型体，放在刚玉坩埚中，在电炉氢气加热。在700 、900 、1100 、1200 、1300 、1400 、1500 、1600 和 1700 各保温 3 小时及
8、在 1700 保温 3 小时、 4.5 小时和 6 小时加热后，生成物的相变化示于图1.2 。900 发现有 Al 4C 3 生成，1300 时生成量最多，之后随加热温度升高生成量逐渐减少，17006h时消失。 1300 发现有A1 4O4C生成，随加热温度升高生成量快速增加，17006h时生成物以A14O4C为主，有少量Al 2 O3 和Al 2OC存在。其反应机理为金属Al和石墨反应生成Al 4C 3 ，之后 Al 4 C3 和Al 2 O3 反应生成Al 4O 4 C和 Al 2OC 。图 1.2 Al 2 O 3 、 Al 和 C 的混合粉末加热的相变化30Fig. 1.2 Phase
9、 change of mixture of Al2 O 3 、 Al and C after heated将 1700 保温 6 小时加热后的试样粉碎至约10 m ，重新成型成 2020 20mm的成型体，再次在 1700 保温 6 小时加热，烧后试样的 X 衍射图谱见图 1.3 。将在1700 保温6 小时加热两次后的试样粉碎至约100 m ，用来测定合成的Al 4 O4 C 和Al 4C 3 在 50 及湿度 90% 的水化箱中进行水化试验后， 试样的质量变化、 Al 4 C-Al 4 O 4C的抗水化性以及与CO 的反应。图 1.3 加热两次后试样的X 衍射图谱 30Fig1.3XRD
10、pattern of the sample heated two times图 1.4 示出了 Al 4 C3的质量增加很快，在 100小时后质量增加了 115.2% 。Al 4 O 4C质量增加非常小。30图 1.4Al 4 O 4 C 和 Al 4 C 3 水化实验后的质量变化Fig1.4Mass change of Al4 O 4 C and Al4C 3 after hydrantion test1.5Al 4SiC 4 材料简介三元碳化物碳硅化铝是一种新型共价键的化合物，可认为是碳化铝和碳化硅的固溶体。Al-Si-C 系统包括很多种化合物，有 Al 4 SiC 4 、Al 4 Si
11、2 C 5 、Al 4 Si 4 C7 、Al 4 Si 3 C6 和 Al 8 SiC 7 , 其中 Al 4 SiC 4被视为一种最有用的高温结瓷31。对 Al 4 SiC 4 热力学数据和普遍的研究说明了这一点。在高温下 ，碳硅化铝材料和氧气 、CO 、CO 2 和氧化物中 O 等发生氧化反应时，由于先生成SiC 和Al 2 O3 ，然后 SiC 进一步氧化生成 SiO 2 ；Al 2 O3 和 SiO 2 逐步反应 ，在材料表面生成玻璃相、莫来石和刚玉保护层， 同时反应的体积膨胀效应将堵塞部分气孔 ，其抗氧化性能明显优于碳材料和 AlON 、 MgAlON 等非氧化物材料 32 。也就
12、是说， Al 4 SiC 4 在空气中的氧化行为指示出了在它表面上的莫来石和刚玉结构给予了它的优良的抗氧化性能。然而，在那些报告中 Al 4 SiC 4在都是由Al+Si+C ， Al 的碳化物 +Si 的碳化物和Al+Si的碳化物 +C 的混合物合成的 ，因此从矿产中合成Al 4 SiC 4 给工业的可用性带来有利条件。图 1.5 为 Al-Si-C 系统在高温时的相图 33 ， 高温下碳硅化铝材料与熔融玻璃 、 炉渣及金属的润湿性能差 ， 具有很好的抗侵蚀和抗冲刷性能；碳硅化铝的化学稳定性好，在钢铁冶金过程中不会分解出碳，从而避免了含碳耐火材料污染钢水的现象发生；同时碳硅化铝的耐冲刷性能使
13、其不易在钢铁产品中产生夹杂，因而碳硅化铝有可能替代含碳耐火材料成为新型耐火材料32 。图 1.5 Al-Si-C 三元系统在 2000 的等温截面 33Fig1.5Isothermal section of the Al-Si-C system at 2000Al 4SiC 4 具有高熔点、高强度、高化学稳定性、低密度、低热膨胀系数以及非常优异的抗氧化和抗水化性能，使得其成为一种待开发的、很有前途的高温结构材料和高性能耐火材料1.6Al 4SiC 4 材料的研究现状1961年Barczak首先报道了Al 4SiC 4 的存在，并称Al 4SiC 4 有两相： -Al 4 SiC 4 和-Al
14、4 SiC 4 ，但在随后Schneider提出了一个新的-Al 4 SiC 4的晶胞尺寸，证明了-Al 4 SiC 4 实际上是-Al 2 OC 、-Al 2 OC 和 SiC的混合物 34 。 Al 4 SiC 4 的熔点为大约2037 ，晶体密度为3.03g/cm335 ，具有六方晶格，空间点阵为P63 mc ，颗粒形貌为针状或碟状。通过粉末X 衍射发现， -Al 4SiC 4 的晶体结构可认为由于SiC层取代了Al 5C 3N中的AlN所致 31 。由于目前Al 4 SiC 4 的价格非常高，日本和英国的耐火材料工作者现在仅仅利用Al 4 SiC 4 优异的抗氧化性能，在含碳耐火材料体
15、系中作为碳的抗氧化剂使用，取得较好的使用效果36 。由于条件的限制，我国对它的研究比较少。1.7Al 4SiC 4 材料的合成、特性及应用1.7.1Al 4 SiC 4 材料的合成至今为止， Al 4 SiC 4 在国外有两种相应的制备方法：一种是固-固合成，另一种是固 -液合成 37 。固 -固合成，具体方法有热压烧结法、脉冲电流法、固相反应烧结法等；固-液合成，主要包括电弧焊法、渗透法等等。下面将每种方法进行简单的介绍。1.7.1.2固- 固反应合成固- 固合成的反应物全是固相，是通过固相扩散实现的，制备方法主要有以下几种。（1 ）热压烧结法（Hot-pressing Sintering）
16、温广武等人38 采用金属铝粉、天然石墨和聚碳化硅烷（PCS ）为原料，事先制备成55 5mm3的试样，在Ar气氛下利用聚碳化硅烷分解生成的具有极高活性的SiC和Al 、C 通过热压烧结方式进行反应，生成Al 4SiC 4：PCSSiCgases(1.1)4 AlSiC3CAl 4 SiC4(1.2)在反应过程中由于 Al 表面被混入 PCS 中的氧杂质所氧化，生成了少量Al 2 O3 ，从而发生了：2Al 2 O 3( s)3C(s)Al 4 O4 C(s) 2CO (g )(1.3)Al 4O4 C( s)SiC(s )6C(s)Al 4 SiC4 (s) 4CO( g )(1.4)最终生成
17、的 Al 4 SiC 4 具有优异的机械性能和抗氧化性能。（2 ）脉冲电流烧结法（ PECS ）脉冲电流烧结技术是近十年发展起来的一种新型的快速烧结技术。该方法主要是利用脉冲电流产生的等离子体来加热粉体，其显著特征是以模具和冲头作为发热体。它包括等离子活化烧结（Plasmaactivatedsintering , PAS）系统和放电等离子烧结 （Sparkplasma sintering, SPS）系统。Koji Inoue等人 39 以 Al 粉（纯度 99.9 ，平均粒径 10 m ）、 Si 粉（纯度 98 ，平均粒径5.00 m ）和 C 粉（纯度99.9 ，平均粒径5.00 m ）为
18、原料，按摩尔比Al/Si/C=4/1/4混合，放入脉冲电流炉中， 在真空下施加 100MPa的压力，然后在上下冲头之间通以脉冲直流电流， 升温至 1700 ，经过 30min快速烧成，制备出 Al 4 SiC 4的致密体。（3 ）固相反应烧结法（ SSR ）固相反应可分为四个阶段：扩散、反应、成核和生长，即在整个反应热力学可行的条件下，参与固相反应的反应物分子必须首先可以长距离移动，使两个反应物分子充分接触而发生化学反应， 生成产物分子。当产物分子积累到一定程度， 而出现产物的晶核，随着晶核的生长，达到一定的大小后便有产物的独立相生成。K.Itatani等人 40 按化学计量比Al/Si/C=
19、4/1/4混合 Al 粉（纯度 99.5% ）、Si粉（纯度 99.9% ）和 C（活性炭），再加入n- 己烷，用锆质研钵和杵研磨，混合均匀后，在 Ar 气氛保护下加热到1600 保温 10h ，最终制得Al 4 SiC 4 粉末。反应方程式为：4 Al(l )Si( s) 4C(s) Al4SiC4( s)(1.5)该方法的优点是：无需加溶剂、高产率、工艺过程简单。缺点是：高纯原料、高温煅烧、制备的 Al 4 SiC 4 颗粒比较大。2002 年，Osamu Yamamoto32 用 Al 粉（纯度： 99.99 ，颗粒尺寸： 0.5 m ），Si 粉（纯度：99.99 ，颗粒尺寸： 0.5
20、 m ）和碳黑（纯度： 99.95 ，颗粒尺寸： 1 m ）为原料，按摩尔比 Al/Si/C=4/1/4混合，并按照 TEA/Al摩尔比等于 3 ，添加三乙醇胺（ TEA ：N(CH 2CH 2 OH) 3 ，纯度： 98 ）经过球磨和压制成型，在氩气中从600 加热到 1200 ，Al 4 SiC 4 的产量随温度的升高而增加， 并在 1200 得到单相的 Al 4 SiC 4 。此方法不仅大大降低了 Al 4 SiC 4 的合成温度，而且可以用来制备单相的 Al 4 SiC 4。邓承继等人 41 采用粒度 14 m 的磨料级碳化硅， 10 m 的工业级金属铝粉和粒度 5 m 的工业级炭黑粉
21、，按SiC:Al:C质量比为 22:59:19准确称量。在球磨机中采用酒精湿磨，共磨 12h ，自然干燥。以200MPa的压力压制成20mm 10mm的试样，然后按5 min -1 的升温速度 ,在刚玉质管式炉 ,在氩气保护下 ,进行 1650 ，2h 的热处理制得了单相的 Al 4 SiC 4 。反应方程式为：4 Al (l ) SiC(s) 3C( s) Al 4 SiC4( s)(1.6)此法合成的 Al 4 SiC 4 材料颗粒分布均匀，合成材料的尺寸可在几百纳米到几微米之间。图 1.6 SiC 和 Al 4 C 3 二元相图 11Fig1.6 Phase diagram of the
22、 pseudobinary Al4 C3 -SiCsystem1.7.1.2固-液反应合成固 -液反应的反应物存在固液两相，主要有以下几种方法。（1 ）电弧焊法（ Arc welding）A.Urena等人 42 在用 SiC 晶须增强 Al-Cu-Mg （2009 ）合金时，利用电弧焊产生的高 能在 增强 相 和基 质的 接触 面上 制得 了针 状的Al 4SiC 4 。 其 反 应方 程式 为4 Al(l )4SiC( s)Al4 SiC4 ( s)3Si(s)（1.7 ）（2 ）激光熔蚀法（Laser Fusion）在用激光制备Al/SiC复合材料时43 ，Al与SiC在激光的高能作用下
23、熔化并发生如下反应：4 Al(l )3SiC( s)Al 4C3 ( s)3Si(s)（ 1.8）4 Al(l )4SiC( s)Al4 SiC4 ( s)3Si(s)（1.9 ）根据前面的 Al 4 C3 -SiC 二元相图可知，Al 4 C 3 主要由 667 1347 温度围的液相凝固析出，而 Al 4 SiC 4 则是在 1347 或更高的温度下凝固析出。（3 ）渗透法该方法的主要化学反应式为：4 Al (l )Si( s)4C( s)Al 4 SiC4 ( s)（1.10 ）XiaofengYang等人 44 将 Al-Si 合金溶液加热到1200 ，然后浸入 Si-C 预制件，再迅
24、速加热到1500 1600，并进行十分钟渗透，就可得到5mm厚的Al 4SiC 4，但含有少量的Al 、 -SiC及SiC相。为避免Al 4 SiC 4 被分解，必须增加预制件中C 的含量。这种方法的合成过程分为3 个阶段：第一个阶段， Al-Si合金溶液进入预制件中使之松散，此阶段为反应的控制环节。第二个阶段，Si+C 发生反应，在表面生成SiC ，导致溶液中 Si 浓度下降。然后 C+Al+Si发生反应生成 Al 4 SiC 4。Al 4 SiC 4 晶粒逐渐长大，与 SiC 共存。第三个阶段，核区发生反应：Al 4 SiC4 ( s)3Si( s) 4 Al (l )4SiC(s)（ 1
25、.11 ）图 1.7 是文献中制备出的Al 4 SiC 4 的图片 45-48，以作参考。图 1.7文献中制备Al 4 SiC 4 显微图片 45-48Fig.1.7SEM morphologies of Al4 SiC 4 in some literatures1.7.2Al 4 SiC 4 的性能1.7.2.1氮化性能AlN-SiC复合材料非常有希望应用于电子和高温瓷领域，这是因为 AlN 有着高的热导和电阻， SiC 有着非常优异的抗氧化、抗侵蚀和抗蠕变性能。AlN-SiC瓷有着非常强的共价键，可以在很宽的化学组成围形成固溶体，这在非氧化物瓷中是很少的。由于限制了晶粒的过渡生长， 均质固
26、溶体的形成有利于增强材料的机械性能。例如，当 SiC 含量分别为 65Wt 、75Wt 和 90Wt 时，均匀固溶体的形成可分别使瓷的弯曲强度和断裂刚度增大至1GPa 和 4.5MPa m 5MPa m ，而不均匀固溶体的形成则表现出较低的机械强度。AlN-SiC瓷一般用机械混合的粉末进行制备。尽管这种混合技术简单且粉末成分容易控制，但由于 “完全 ”混合的困难性，所合成瓷的化学成分往往出现局部不均匀性。日本的 K.Itatani等49 人利用 Al 4 SiC 4 氮化法，可以制备在纳米水平上均匀分布的且（或）固溶形成的纳米AlN-SiC复合粉，制备过程如下：第一步：首先用Al(CH 3)3
27、 在 Ar气中于 1100 下煅烧，制成高纯Al 4 C 3 粉，用SiH(C 2 H 5 )3 在 Ar 气中于 1050 下煅烧，制成高纯SiC 粉。然后将 Al 4 C3 和 SiC 的混合粉在 150MPa的压力下制成 5mm 3mm的试样，再将其置于BN 质坩埚中，放入电炉中于 1300-1500 煅烧（在空气中，升温速率为：室温1050 ，30 min -1 ，1050 以上， 10 min -1 ），煅烧后的试样用ZrO 2 质钵和杵研细，最终获得比表面积为 15.5m 2 g-1 的 Al 4 SiC 4 粉末；第二步：将制得的Al 4SiC 4 粉在 1300 1500 下保
28、温 3h 进行氮化后，再于空气中进行 650 保温 8h 的热处理以除去残C, 即可获得 AlN-SiC复合粉。氮化过程发生的反应为：Al 4 SiC4 ( s)2N 2( g )4 AlN ( s) SiC( s) 3C(s)(1.12)XRD分析表明，氮化后的试样中形成了两种固溶体，即以六方AlN 为主（ SiC 少量）的固溶体和以六方SiC 为主（ AlN 少量）的固溶体，而且均匀固溶体的生成量随氮化温度的升高而增加（在1400 1500 围）。 1500 保温 3h氮化条件下制得的AlN-SiC复合粉，比表面积为19.5m 2 g-1 ，而其原始颗粒的尺寸估计为100nm左右。这种技术
29、能获得纳米级均匀混合的以六方AlN 为主（SiC 少量）的固溶体和以六方SiC为主（ AlN 少量）的固溶体，非常适于制备纳米复合粉。1.7.2.2抗氧化性能对于高温非氧化物和碳复合材料的应用来说，一项最重要的性能就是材料的抗氧化性。少伟 50 取大约 0.5g 左右的 Al 4 SiC 4 粉末放入一个铂坩锅中， 在空气中以 10 /min的速率升温， 记录其增重并计算其氧化率。Al 4 SiC 4 在空气中的氧化过程分为三个阶段，每个阶段都有其自身特点。在氧化的早期阶段，由于没有保护层存在于Al 4 SiC 4 颗粒的表面，扩散到 Al 4 SiC 4颗粒表面的氧迅速和 Al 4 SiC
30、4发生反应：Al 4 SiC4 ( s) 6O2 ( g ) 2Al 2O3 ( s)SiC(s) 3CO2 ( g )（ 1.13 ）SiC( s)2O2 ( g ) SiO2 (s) CO2( g)（ 1.14 ）随着温度的升高，氧化比率迅速增加。随着以上两个反应的进行，Al 2 O3 和 SiO 2的含量增加，在Al 4 SiC 4 颗粒的表面逐渐形成由Al 2 O 3 和SiO 2 构成的保护层。 当温度升至1100，这层保护层就能完全覆盖Al 4SiC 4颗粒的表面。在这种条件下，氧扩散通过保护层和 Al 4 SiC 4 反应，因此氧化比率随温度升高增量减缓。当温度在1200 以上，
31、存在于保护层中的Al 2 O3 和 SiO 2 相互之间发生反应，生成莫来石，反应如下：3 Al 2O3 (s)2SiO2 ( s)Al 6 Si2 O13 ( s)（1.15 ）温广武48 同样在 Al 4 SiC 4 抗氧化性方面做了一些工作。他用高温炉在1000-1600 围处理 10-20h ，对 Al 4 SiC 4进行恒温抗氧化测试。作为对比，他选择一种优良的高温抗氧化三元碳化物 Ti 3 SiC 2 瓷作为比较样， Ti 3SiC 2瓷在 1300 和 1400 高温氧化 20h 后的质量增加率分别为 27 和 47 左右。实验表明： 与Ti 3 SiC 2 瓷相比， Al 4
32、SiC 4 瓷显示了更为优异的高温抗氧化性能。图 1.8 是Al 4 SiC 4 瓷的氧化动力学曲线。 Al 4 SiC 4 瓷在 1200 1600 的氧化温度围的氧化动力学方程符合抛物线规律。当在1200 1500 氧化 20h 时，试样的重量变化少于 7.31 10 -2 kg/m 2 。甚至在氧化温度高达 1600 时，氧化 10h 后试样重量变化也只有 12.38 10 -2 kg/m 2 ，这就表明 Al 4 SiC 4 有着非常优异的抗氧化性能。通过XRD 和SEM 分析被氧化表面的物相组成和表面形貌，得出如下结论：（ 1 ）对于在 1200 和1400 氧化 20h 的试样，其
33、氧化层是由 Al 4SiC 4 、Al 2 O3 和铝硅酸盐玻璃构成， 其厚度非常薄；（2 ）当试样在 1500 被氧化时，在氧化表面只有 Al 2 O3 和铝硅酸盐玻璃存在；（ 3 ）对于在 1600 氧化的试样，除了 Al 2O 3 和铝硅酸盐玻璃相，还生成了一种新相 莫来石，如图 1.9a 所示。图 1.9b 显示了 Al 4 SiC 4 瓷在 1600 氧化 10h 典型的截面形貌，清晰的分为三层：靠近底层的反应层有大量的小尺寸气孔；中间层有少量大尺寸气孔；最外面一层有相当高的相对密度。16120014001415001216003- m 10/gk82- 01642005101520
34、Time/h图 1.8 Al 4 SiC 4瓷的质量变化与氧化时间的关系11Fig1.8Relation between weight change of Al4SiC 4ceramics and oxidation time图 1.9典型的 Al 4 SiC 4 瓷氧化表面及横截面形貌11Fig1.9Typical surface and cross-sectional observations of the oxidized samples at1600 for 10 h: (a) the oxide surface, and (b) the cross-sectional scale.1
35、.7.2.3抗水化性能Al 4C 3 容易水化，发生如下反应：Al 4 C 3 12H 2O4Al (OH )3 3CH 4（1.16）2 Al (OH ) 3Al 2O3 3H 2O（1.17）这些反应将造成耐火材料疏松、鼓胀、开裂和粉化。Al 4SiC 4 的抗水化性能比Al 4C 3 要优异的多。将试样放置在温度40 ，湿度90 的潮湿的箱中250h， Al 4 SiC 4 没有明显的的水化，而Al 4 C 3 在同样条件下放置50h，水化比率已达90 ，放置100h， Al 4 C3 基本完全水化，如图1.10 50 所示。100Al4C3%80/oi60tarno40itarAlSiCd44y20H