碳化硅的特性和定义

研磨者

碳化硅的特性和定义 5 D; V7 X- Z0 c6 M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。 $ `5 i8 f* l# K 4 D& V5 q( l/ _ 二、碳化硅的基本性能 " J* x& I3 N0 O% P% a. V+ s 　　1、化学性质 $ m4 k$ m- L% K: a 　　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。 % b5 O; K# n4 h. \% K　　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。 - W( `: s$ X7 p9 m7 i　　2、物理机械性能 5 o% q9 a7 e6 s5 V# t4 r5 }- e 　　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。 : w3 Q* n4 U U + A3 S; \8 o0 Q) T' m, L　　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。 " ^$ c e! D) @0 e5 V/ S, | 　　3、电学性质 ~0 Z: l; x- V$ F* [& v　　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 & S R. `0 d z. y8 l7 j　　亲水性好，远红外辐射性等。 ( K. q0 h2 U+ _, k8 `! E, q$ E 三、用途 7 k7 u! `7 ]( [+ d 　　1、磨料磨具方面的用途 3 m, [! h/ ]5 O- a& z 　　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。 " ]9 u D% y+ W# d( g( X; }5 } 3 Z, q% {- | L7 J　　2、化工用途 ; i: I4 ?% Y! A( I; r 　　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。 Q2 h% A- y* Q" R7 f' R　　3、用于耐磨、耐火和耐腐蚀材料 ' c' K4 p/ J0 x0 y　　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。 , C1 N/ V; ?1 V ; E6 p G- @) R! k; R V; g　　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。