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碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物-莫桑石中。碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂。綠碳化硅制成的磨具,多用于硬質(zhì)合金、鈦合金、光學(xué)玻璃的磨削,一起也用于缸套的珩磨。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。
黑碳化硅是以石英砂,石油焦和硅石為主要原料,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉,性脆而鋒利。綠碳化硅是以石油焦和硅石為主要原料,添加鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。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。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
有色金屬冶煉工業(yè)的應(yīng)用:利用碳化硅具有耐高溫,強(qiáng)度大,導(dǎo)熱性能良好,抗沖擊,作高溫間接加熱材料,如堅(jiān)罐蒸餾爐精餾爐塔盤,鋁電解槽,銅熔化爐內(nèi)襯,熱電偶保護(hù)管等。鋼鐵行業(yè)方面的應(yīng)用:利用碳化硅的耐腐蝕?堿性碳化硅(鎂磚、鉻鎂磚、鎂鋁磚、白云石磚、鎂砂、白云石及鎂質(zhì)耐火泥)等。抗熱沖擊耐磨損,導(dǎo)熱好的特點(diǎn),用于大型高爐內(nèi)襯提高了使用壽命。
冶金選礦行業(yè)的應(yīng)用:碳化硅硬度僅次于金剛石,具有較強(qiáng)的耐磨性能,是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器,礦斗內(nèi)襯的理想材料,其耐磨性能是鑄鐵。橡膠使用壽命的5—20倍,也是航空飛行跑道的理想材料之一。建材陶瓷,砂輪工業(yè)方面的應(yīng)用:利用其導(dǎo)熱系數(shù),熱輻射,高熱強(qiáng)度大的特性,制造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產(chǎn)品質(zhì)量,縮短了生產(chǎn)周期,是陶瓷釉面烘烤燒結(jié)理想的間接材料。碳化硅是一種新型的強(qiáng)復(fù)合脫氧劑,取代了傳統(tǒng)的硅粉碳粉進(jìn)行脫氧,和原工藝相比各項(xiàng)理化性能更加穩(wěn)定脫氧效果好。
濕法粉化,這是通過使碳化硅廢料與流體粘合劑攪拌制造成符合制劑要求的成品或者為半成品顆粒。這種方法可增加顆粒的密度,使碳化硅廢料更容易被控制,流動(dòng)性、可壓性、穩(wěn)定性、可濕性強(qiáng),能夠做到顆粒無結(jié)塊,無泡沫,易于分散。
壓力成型法,這是通過將濕儲(chǔ)量相對(duì)較低的細(xì)粉碳化硅廢料既定在特定空間里,再施加外力壓緊制粒的一種方法。這種方法根據(jù)施加外力的物理系統(tǒng)的區(qū)別而又分為模壓法和擠壓法。這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。
模壓法的優(yōu)點(diǎn)是可制造較大的團(tuán)塊,制成的碳化硅廢料也有一定的機(jī)械強(qiáng)度,但缺點(diǎn)也很明顯,就是設(shè)備的適用范圍較小,有的碳化硅廢料不易脫模。
擠壓法是目前我國碳化硅廢料工業(yè)壓力成型法粉化中常用的方法,它的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)能力強(qiáng)、產(chǎn)量大、粒度均勻、顆粒強(qiáng)度好、成粒率高等。
碳化硅在航空領(lǐng)域的應(yīng)用:
碳化硅制作成碳化硅纖維,碳化硅纖維主要用作耐高溫材料和增強(qiáng)材料,耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。用做增強(qiáng)材料時(shí),常與碳纖維或玻璃纖維合用,以增強(qiáng)金屬和陶瓷為主,如做成噴氣式飛機(jī)的剎車片、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、著陸齒輪箱和機(jī)身結(jié)構(gòu)材料等,還可用做體育用品,其短切纖維則可用做高溫爐材等。硫在鋼中多以硫化物的形式存在,對(duì)絕大多數(shù)鋼而言,硫[S]是有害元素。
碳化硅粗料已能大量供應(yīng),但是技術(shù)含量高的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。