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碳化硅的特性和定义

一、碳化硅的定义

      碳化硅是一种人工合成的碳化物,分子式为SiC。通常是由二氧化硅和碳在通电后2000℃以上的高温下形成的。碳化硅理论密度是3.18克每立方厘米,其莫氏硬度仅次于金刚石,在9.2-9.8之间,显微硬度3300千克每立方毫米,由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点,被用于各种耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件,是一种新型的工程陶瓷新材料。     


二、碳化硅的基本性能   

1、化学性质

    抗氧化性:当碳化硅材料在空气中加热到1300℃时,在其碳化硅晶体表面开始生成二氧化硅保护层。随着保护层的加厚,阻止了内部碳化硅继续被氧化,这使碳化硅有较好的抗氧化性。当温度达到1900K(1627℃)以上时,二氧化硅保护膜开始被破坏,碳化硅氧化作用加剧,所以1900K是碳化硅在含氧化剂气氛下的最高工作温度。

    耐酸碱性:在耐酸、碱及氧化物的作用方面,由于二氧化硅保护膜的作用,碳化硅的抗酸能力很强,抗碱性稍差。   

2、物理机械性能

    密度:各种碳化硅晶形的颗粒密度十分接近,一般认为是3.20克/毫米3,其碳化硅磨料的自然堆积密度在1.2--1.6克/毫米3之间,其高低取决于粒度号、粒度组成和颗粒形状。

    硬度:碳化硅的莫氏硬度为9.2,威氏显微密硬度为3000--3300公斤/毫米2,努普硬度为2670—2815公斤/毫米,在磨料中高于刚玉而仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。

    导热率:碳化硅制品的导热率很高,热膨胀系数较小,抗热震性很高,是优质的耐火材料。    

3、电学性质

    常温下工业碳化硅是一种半导体,属杂质导电性。高纯度碳化硅随着温度的升高电阻率下降,含杂质碳化硅根据其含杂质不同,导电性能也不同。碳化硅的另一电性质是电致发光性,现已研制出实用器件。   

4、其他性质

    亲水性好,远红外辐射性等。     


三、用途    

1、磨料磨具方面的用途

    主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。   

2、化工用途

    可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂,可用做制造四氯化硅的原料,是硅树脂工业的主要原料。碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂,取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧,和原工艺相比各项理化性能更加稳定,脱氧效果好,使脱氧时间缩短,节约能源,提高炼钢效率,提高钢的质量,降低原辅材料消耗,减少环境污染,改善劳动条件,提高电炉的综合经济效益都具有重要价值。   

3、用于耐磨、耐火和耐腐蚀材料

    利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性,碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。

    另一方面可用于有色金属冶炼工业的高温间接加热材料,如竖罐蒸馏炉、精馏炉塔盘、铝电解槽、铜熔化炉内衬、锌粉炉用弧型板、热电偶保护管等;用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等高级碳化硅陶瓷材料;还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外,碳化硅也是高速公路、航空飞机跑道等的理想材料之一。