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碳化硅陶瓷的性質(zhì)
添加時(shí)間:2020-08-04
碳化硅陶瓷硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉,可作為磨料和其他某些工業(yè)材料使用。工業(yè)用碳化硅于1891年研制成功,是早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供開(kāi)采的礦源。
純碳化硅是無(wú)色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同,而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱(chēng)立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。 碳化硅的工業(yè)制法是用優(yōu)質(zhì)石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊,經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。
在HCl、H2SO4和HF中煮沸也不受侵蝕。SiC同硅酸在高溫下也不發(fā)生反應(yīng),故具有抵抗酸性熔渣的良好性能。SiC同石灰在525度開(kāi)始反應(yīng),在1000度附近反應(yīng)顯著,與氧化銅的反應(yīng)在800度已強(qiáng)烈進(jìn)行。同氧化鐵在1000-1200度,進(jìn)行反應(yīng),到1300度已明顯崩裂反應(yīng)。同氧化錳反應(yīng)從1360度起到崩裂反應(yīng)。SiC在氯氣中,從600度開(kāi)始與之反應(yīng),到1200度可使其分解為SiCl4和CCl4。熔融堿在熾熱下可使SiC分解。
2.抗氧化性較好
碳化硅在常溫下,抗氧化性很好,在合成SiC時(shí)殘留的Si、C及氧化鐵對(duì)SiC的氧化程度有影響。在普通氧化氣氛下純SiC可在高達(dá)1500度的溫度下安全使用,而含有部分雜質(zhì)的碳化硅,在1220度會(huì)發(fā)生氧化。
3.抗熱震性較好。
由于碳化硅不熔化和分解出蒸氣的溫度很高,并具有很高的導(dǎo)熱性和低的熱膨脹性,從而具有好的抗熱震性。
純碳化硅是無(wú)色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同,而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱(chēng)立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。 碳化硅的工業(yè)制法是用優(yōu)質(zhì)石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊,經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。
碳化硅陶瓷有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種,都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約98.5%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC99%以上,自銳性好,大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適于軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。
碳化硅的特性。
1.穩(wěn)定性較好。在HCl、H2SO4和HF中煮沸也不受侵蝕。SiC同硅酸在高溫下也不發(fā)生反應(yīng),故具有抵抗酸性熔渣的良好性能。SiC同石灰在525度開(kāi)始反應(yīng),在1000度附近反應(yīng)顯著,與氧化銅的反應(yīng)在800度已強(qiáng)烈進(jìn)行。同氧化鐵在1000-1200度,進(jìn)行反應(yīng),到1300度已明顯崩裂反應(yīng)。同氧化錳反應(yīng)從1360度起到崩裂反應(yīng)。SiC在氯氣中,從600度開(kāi)始與之反應(yīng),到1200度可使其分解為SiCl4和CCl4。熔融堿在熾熱下可使SiC分解。
2.抗氧化性較好
碳化硅在常溫下,抗氧化性很好,在合成SiC時(shí)殘留的Si、C及氧化鐵對(duì)SiC的氧化程度有影響。在普通氧化氣氛下純SiC可在高達(dá)1500度的溫度下安全使用,而含有部分雜質(zhì)的碳化硅,在1220度會(huì)發(fā)生氧化。
3.抗熱震性較好。
由于碳化硅不熔化和分解出蒸氣的溫度很高,并具有很高的導(dǎo)熱性和低的熱膨脹性,從而具有好的抗熱震性。
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