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金剛砂又名碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時需要加鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。構(gòu)成碳化硅的一些元素,直接溶解到鋼水中,使得熔池中的氧、碳及其他非金屬元素增加。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物,莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。在當(dāng)代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中,碳化硅為應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟的一種,可以稱為金鋼砂或耐火砂。
碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內(nèi)壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節(jié)能效果好。5-3毫米,這樣容易熔化,吸收,在沖天爐里使用,則塊度大一點,以免被強氣流沖出。
低品級碳化硅是較好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學(xué)成分,提高鋼的質(zhì)量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。
碳化硅的使用成本較低,加入碳化硅顆??梢苑乐刮龀鎏蓟铮黾予F素體量,使鑄鐵組織致密,經(jīng)過大量的實驗總結(jié)得出碳化硅在灰鑄鐵生產(chǎn)中已經(jīng)成為重要的材料。
鑄鐵使用碳化硅加入量很少,對鑄鐵的化學(xué)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(xué)性能,對其物理性能也有明顯的影響。將原材料加入電阻爐中,原料在電阻爐中經(jīng)過2250℃以上高溫精煉制成碳化硅。碳化硅應(yīng)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??;碳化硅應(yīng)用有利于共晶團生核,使共晶團數(shù)增多。
高溫下的碳化硅材料合成材料有包括碳化硅電極、碳化硅模具和碳化硅制品三種,這三種材料中的碳化硅在高溫下,碳化硅很容易發(fā)生氧化燃燒反應(yīng),造成材料表面膠碳層氣孔率增加和結(jié)構(gòu)疏松,影響使用壽命。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。碳化硅電極因高溫電弧會發(fā)生部分升華氧化,會造成碳化硅制品的不斷消耗,甚至發(fā)生斷裂、破損。而碳化硅制品損耗率會達到40—60%。
碳化硅制品經(jīng)過涂料浸漬涂刷處理后,其高溫ZS-1011碳化硅過度涂料液能滲入到碳化硅制品的氣孔中,排空碳化硅制品里殘留的空氣,在碳化硅制品氣孔及碳化硅制品表面形成一層保護膜。碳化硅是一種新型的強復(fù)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。正是這層保護膜能有效的隔絕空氣直接與碳化硅制品接觸而發(fā)生氧化反應(yīng),不會在高溫巨變中開裂,脫落,從而能有效的延緩碳化硅制品的氧化,延長碳化硅制品的使用壽命。
碳化硅半導(dǎo)體能應(yīng)對“極端環(huán)境”,據(jù)稱,碳化硅晶片甚至可以經(jīng)受住金星或太陽附近的熱度。 前期的研究表明,即使在560攝氏度的高溫中,碳化硅晶片在沒有冷卻裝置的情況下仍能正常運作。
碳化硅晶片在通訊領(lǐng)域具有廣闊的運用前景,能讓高清晰電視提供更清晰的信號和圖像;也可以用在噴氣和汽車引擎中,監(jiān)測電機運轉(zhuǎn)。在航天工業(yè)中,用碳化硅制造的燃氣濾片、燃燒室噴嘴已用于火箭技能中。同時,它還可運用于太空探索領(lǐng)域,幫助核動力飛船執(zhí)行更繁雜的任務(wù)。 法國物理學(xué)家預(yù)言,在芯片制造領(lǐng)域,碳化硅取代硅已為時不遠。