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硅單質本身不是金屬,屬于非金屬。平時說的金屬硅,是由石英和焦炭在電熱爐內冶煉成的產品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年來,含Si量99.99%的也包含在金屬硅內),其余雜質為鐵、鋁、鈣等。
金屬硅的性質與鍺、鉛、錫相近,所以叫做金屬硅。1、硅元素硅,原子序數(shù)14,原子量28.0855, 硅有晶態(tài)和無定形兩種形式。晶態(tài)硅具有金剛石晶格,硬而脆,熔點1410°C,沸點2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度為7。無定形硅是一種灰黑色粉末,實際是微晶體。晶態(tài)硅的電導率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有明顯的半導體性質。在生產實踐中,爐料中每增加1%的灰分,就多耗電能100度-120度,因此,要求碳素原料中的灰分含量愈少愈好。
硅在常溫下不活潑,與空氣、水和酸等沒有明顯作用;在加熱下,能與鹵素反應生成四鹵化硅;650°C,時硅開始與氧完全反應;硅單質在高溫下還能與碳、氮、硫等非金屬單質反應;硅可間接生成一系列硅的氫化物;硅鐵作為金元素加入劑,廣泛用于低合金結構鋼、合結鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中,常用來制造單晶硅或配制有色金屬合金。硅還能與鈣、鎂、鐵等化合,生成金屬硅化物。
超純的單晶硅可作半導體材料。粗的單晶硅及其金屬互化物組成的合金,常被用來增強鋁、鎂、銅等金屬的強度。
結晶型的硅是暗黑藍色的,很脆,是典型的半導體。化學性質非常穩(wěn)定。在常溫下,除HF以外,很難與其他物質發(fā)生反應。
硅的用途:①高純的單晶硅是重要的半導體材料在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導體;在我國,金屬硅通常按其所含的鐵、鋁、鈣三種主要雜質的含量來分類。摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導體結合在一起,就可做成太陽能電池,將輻射能轉變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料將陶瓷和金屬混合燒結,制成金屬陶瓷復合材料,它耐高溫,富韌性,可以切割,既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點,又彌補了兩者的先天缺陷。 可應用于軍事的制造架航天飛機“哥倫比亞號”能抵擋住高速穿行稠密大氣時摩擦產生的高溫,全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼。
金屬硅出來是高溫的,冷水地膜或者其他手段迅速降溫,溫度的變化會讓金屬硅變脆。用于電子、化工方面的金屬硅對鉻、鉍、鉛、錳、鈦、磷、銅、碳也有要求。
當然主要的是金屬硅的莫氏硬度的只有7 是比較脆的,人工用錘子破碎就行了。
硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金,是一種用途較廣、產量較大的鐵合金。錳硅合金是煉鋼常用的復合脫氧劑,又是生產中低碳錳鐵和電硅熱法生產金屬錳的還原劑。
硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金,是一種用途較廣、產量較大的鐵合金。錳硅合金是煉鋼常用的復合脫氧劑,又是生產中低碳錳鐵和電硅熱法生產金屬錳的還原劑。
高硅硅錳,也叫低碳硅錳。作為名稱上區(qū)別于普通硅錳,首先在于元素成分上與普通硅錳的區(qū)別:高硅硅錳一般含硅高(Si>22%),雜質Fe、C、P等含量低(C<0.5%、P<0.15%)。
FeMn64Si27,F(xiàn)eMn67Si23,F(xiàn)eMn68Si22,F(xiàn)eMn64Si23;
FeMn68Si18,F(xiàn)eMn64Si18,F(xiàn)eMn68Si16,F(xiàn)eMn64Si16。
在上面的各個牌號中,只有FeMn64Si27(P:Ⅰ、Ⅱ等級)符合高硅硅錳合金化學成分的要求。其他均因碳和磷的含量偏高,即便硅含量較高,也不符合高硅硅錳合金的成分要求。