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碳化硅是典型的多晶型化合物,按大類來分,有α-碳化硅和β-碳化硅兩種。α-碳化硅做為磨料有黑、綠兩種品種。β-碳化硅是制備碳化硅類陶瓷的主要原料。
碳化硅的用途十分廣泛,如:冶金、機(jī)械、化工、建材、輕工、電子。
磨料可作為冶金工業(yè)的凈化劑、脫氧劑和改良劑。在機(jī)械加工方面可作為合成硬質(zhì)合金刀具;加工后的硅碳板可作為耐火材料用于陶瓷燒制的棚板。通過精加工后生產(chǎn)的微粉,可用于高科技電子元器件和遠(yuǎn)紅外線輻射材料的涂料。
高純度精微粉可供工業(yè)航空航天器皿的涂層。對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的用途十分廣闊。
碳化硅半導(dǎo)體能應(yīng)對(duì)“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(hào)和圖像;②綠碳化硅含SiC約97%以上,自銳性好,大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃,也用于珩磨汽缸套。也可以用在噴氣和汽車引擎中,監(jiān)測(cè)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(dòng)力飛船執(zhí)行更繁雜的任務(wù)。 法國(guó)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)。
碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭為主要原料。它們?cè)趥淞瞎ば蛑薪?jīng)過機(jī)械加工,成為合適的粒度,然后按照化學(xué)計(jì)算,混合成為爐料。磨料調(diào)節(jié)爐料的透氣性,在配爐料時(shí)要加適量的木屑。制煉綠碳化硅時(shí),爐料中還要加適量的鹽。
爐料裝在間歇式電阻爐內(nèi)。電阻爐兩端是端墻,近中心處有石墨電極。爐芯體即連于兩電極之間。爐芯周圍裝的是參加反應(yīng)的爐料,外部則是保溫料。制煉時(shí),電爐供電,爐芯體溫度上升,達(dá)到2600~2700℃。電熱通過爐芯表面?zhèn)鹘o爐料,使之逐漸加熱,達(dá)到1450℃以上時(shí),即發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成碳化硅,并逸出CO。而碳化硅的脫碳會(huì)造成鋼水中碳的含量增加改變鋼的組成,尤其在冶煉純凈鋼、超純凈鋼時(shí),碳化硅的脫碳會(huì)對(duì)鋼水及鋼材質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。
隨著時(shí)間的推移,爐料高溫范圍不斷擴(kuò)大,形成的碳化硅也越來越多。它在爐內(nèi)不斷形成,蒸發(fā)移動(dòng),結(jié)晶長(zhǎng)大,聚集成為一個(gè)圓筒形的結(jié)晶筒。結(jié)晶筒的內(nèi)壁因受高溫,超過2600℃的部分就開始分解。分解出的硅又與爐料中的碳結(jié)合而成為新的碳化硅。爐自送電初期,電熱主要部分用于加熱爐料,而用以形成碳化硅的熱量只是較少的一部分。送電中期,形成碳化硅所用的熱量所占比例較大。送電后期,熱損失占主要部分。調(diào)整送電功率與時(shí)間的關(guān)系,優(yōu)選出有利的停電時(shí)間,以期獲得電熱利用率。碳化硅在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用:光伏逆變器對(duì)光伏發(fā)電作用非常重要,不僅具有直交流變換功能,還具有較大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。