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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,多用于硬質合金、鈦合金、光學玻璃的磨削,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(生產綠色碳化硅時需要加鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。
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,機械強度高于剛玉,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。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉。
有色金屬冶煉工業(yè)的應用:利用碳化硅具有耐高溫,強度大,導熱性能良好,抗沖擊,作高溫間接加熱材料,如堅罐蒸餾爐精餾爐塔盤,鋁電解槽,銅熔化爐內襯,熱電偶保護管等。鋼鐵行業(yè)方面的應用: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、白云石及鎂質耐火泥)等??篃釠_擊耐磨損,導熱好的特點,用于大型高爐內襯提高了使用壽命。
冶金選礦行業(yè)的應用:碳化硅硬度僅次于金剛石,具有較強的耐磨性能,是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器,礦斗內襯的理想材料,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)方面的應用:利用其導熱系數(shù),熱輻射,高熱強度大的特性,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品質量,縮短了生產周期,是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料。碳化硅是一種新型的強復合脫氧劑,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。
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,流動性、可壓性、穩(wěn)定性、可濕性強,能夠做到顆粒無結塊,無泡沫,易于分散。
壓力成型法,這是通過將濕儲量相對較低的細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。
模壓法的優(yōu)點是可制造較大的團塊,制成的碳化硅廢料也有一定的機械強度,但缺點也很明顯,就是設備的適用范圍較小,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)點是適應能力強、產量大、粒度均勻、顆粒強度好、成粒率高等。
碳化硅在航空領域的應用:
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。用做增強材料時,常與碳纖維或玻璃纖維合用,以增強金屬和陶瓷為主,如做成噴氣式飛機的剎車片、發(fā)動機葉片、著陸齒輪箱和機身結構材料等,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,但是技術含量高的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規(guī)模經濟。