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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。用機(jī)械壓力將立方體SiC200號磨粉與W28微粉壓入內(nèi)燃機(jī)的汽缸壁上,可延長缸體壽數(shù)一倍以上。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。其二為粒徑增大方法,這種方法的主要特點(diǎn)是能夠?qū)⒓?xì)粉末團(tuán)聚成較粗的顆粒。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體,一種是綠碳化硅,含SiC97%以上,主要用于磨硬質(zhì)含金工具。另一種是黑碳化硅,有金屬光澤,含SiC95%以上,強(qiáng)度比綠碳化硅大,但硬度較低,主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。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采的礦源。①黑碳化硅含SiC約95%,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。
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(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。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。用綠碳化硅高溫,強(qiáng)度,良好的導(dǎo)熱性和耐沖擊性,高溫間接加熱材料。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。
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(yùn)作。
碳化硅晶片在通訊領(lǐng)域具有廣闊的運(yùn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí),它還可運(yùn)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(shí)不遠(yuǎn)。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。