碳化硅到底是什么,有什么作用?
有很多朋友不知道碳化硅到底是什么,也不知道它的實際用途,這里整理了一下相關資料供大家學習。
一、碳化硅的定義
碳化硅是一種人工合成的碳化物,分子式為SiC。通常是由二氧化硅和碳在通電后2000℃以上的高溫下形成的。碳化硅理論密度是3.18克每立方厘米,其莫氏硬度僅次于金剛石,在9.2-9.8之間,顯微硬度3300千克每立方毫米,由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性及較高的高溫強度等特點,被用于各種耐磨、耐蝕和耐高溫的機械零部件,是一種新型的工程陶瓷新材料。
二、碳化硅的基本性能
1、化學性質
抗氧化性:當碳化硅材料在空氣中加熱到1300℃時,在其碳化硅晶體表面開始生成二氧化硅保護層。隨著保護層的加厚,阻止了內部碳化硅繼續(xù)被氧化,這使碳化硅有較好的抗氧化性。當溫度達到1900K(1627℃)以上時,二氧化硅保護膜開始被破壞,碳化硅氧化作用加劇,所以1900K是碳化硅在含氧化劑氣氛下的最高工作溫度。
耐酸堿性:在耐酸、堿及氧化物的作用方面,由于二氧化硅保護膜的作用,碳化硅的抗酸能力很強,抗堿性稍差。
2、物理機械性能
密度:各種碳化硅晶形的顆粒密度十分接近,一般認為是3.20克/毫米3,其碳化硅磨料的自然堆積密度在1.2--1.6克/毫米3之間,其高低取決于粒度號、粒度組成和顆粒形狀。
硬度:碳化硅的莫氏硬度為9.2,威氏顯微密硬度為3000--3300公斤/毫米2,努普硬度為2670—2815公斤/毫米,在磨料中高于剛玉而僅次于金剛石、立方氮化硼和碳化硼。
導熱率:碳化硅制品的導熱率很高,熱膨脹系數較小,抗熱震性很高,是優(yōu)質的耐火材料。
3、電學性質
常溫下工業(yè)碳化硅是一種半導體,屬雜質導電性。高純度碳化硅隨著溫度的升高電阻率下降,含雜質碳化硅根據其含雜質不同,導電性能也不同。碳化硅的另一電性質是電致發(fā)光性,現(xiàn)已研制出實用器件。
4、其他性質
親水性好,遠紅外輻射性等。
三、用途
1、磨料磨具方面的用途
主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業(yè)的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。
2、化工用途
可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑,可用做制造四氯化硅的原料,是硅樹脂工業(yè)的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑,取代了傳統(tǒng)的硅粉碳粉進行脫氧,和原工藝相比各項理化性能更加穩(wěn)定,脫氧效果好,使脫氧時間縮短,節(jié)約能源,提高煉鋼效率,提高鋼的質量,降低原輔材料消耗,減少環(huán)境污染,改善勞動條件,提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值。
3、用于耐磨、耐火和耐腐蝕材料
利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性,碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。
另一方面可用于有色金屬冶煉工業(yè)的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等;用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化硅陶瓷材料;還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外,碳化硅也是高速公路、航空飛機跑道等的理想材料之一。
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