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工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結構分為六方或菱面體的?α-SiC和立方體的β-SiC。α-SiC由于其晶體結構中碳和硅原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時轉變?yōu)棣?SiC。
碳化硅的工業(yè)制法是用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。碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基本品種,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬。
鑄鐵使用碳化硅加入量很少,對鑄鐵的化學成分影響甚小,對其顯微組織的影響卻很大,因而能改善灰鑄鐵的力學性能,對其物理性能也有明顯的影響。碳化硅應用減輕鑄鐵件的壁厚敏感性,使鑄件薄、厚截面處顯微組織的差別小,硬度差別也小;碳化硅應用有利于共晶團生核,使共晶團數(shù)增多。
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級,僅次于較硬的金剛石(10級),具有優(yōu)良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能。碳化硅主要有四大應用領域,即:功能陶瓷、耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應,不能算高新技術產(chǎn)品,而技術含量較高的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟。
碳化硅的技術研發(fā)呈加速趨勢,替代技術大量出現(xiàn)。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)仍處在快速成長期,有多種技術在激烈競爭。目前晶硅電池在市場份額上占了主要地位,但是其他技術也在快速演進中。如若把硅晶電池看做電池技術,今后會有無機薄膜電池、薄膜電池等二三代電池技術。電池技術會向更高的發(fā)電效率上發(fā)展,這是一種趨勢。未來碳化硅主要用于半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。
碳化硅功率器件針對太陽能逆變器、不間斷電源設備以及風能電機驅動器等大功率模組件的應用進行設計,以更小尺寸、更低物料成本以及更高的效率。碳化硅器件規(guī)模應用于固態(tài)斷路器、換流閥、有源濾波等已有裝備為實現(xiàn)智能電網(wǎng)、加速我國能源戰(zhàn)略轉型提供核心元器件及關鍵裝備等支撐。
廠產(chǎn)生的能量來自于燃料元件,核裂變產(chǎn)生的性裂變產(chǎn)物主要滯留在燃料元件內(nèi)部,因此,燃料元件是反應堆的核心部件,直接影響核反應堆的經(jīng)濟性和安全性??梢灶A見,隨著核安全性要求的不斷提高,碳化硅材料在核能領域將獲得更加廣泛的應用,發(fā)揮更加重要的作用。