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金屬硅“金屬硅”(我國(guó)也稱工業(yè)硅)是上世紀(jì)六十年代中期出現(xiàn)的一個(gè)商品名稱。它的出現(xiàn)與半導(dǎo)體行業(yè)的興起有關(guān)。通用作法是把商品硅分成金屬硅和半導(dǎo)體硅。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(含Si量99.99%的也包含在金屬硅內(nèi)),其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。錳硅合金所用原料主要有錳礦石、硅石、焦炭,此外還可使用白云石、螢石等輔料作為調(diào)整爐渣之用。半導(dǎo)體硅用于制作半導(dǎo)體器件的高純度金屬硅。
金屬硅的牌號(hào):按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量,可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號(hào)。
金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質(zhì)。硅有無(wú)定形硅和晶形硅兩種同素異形體。無(wú)定形硅是灰黑色粉末,實(shí)際上也是一種微晶體。
晶形硅具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性質(zhì) , 熔點(diǎn) 1410℃ , 沸點(diǎn) 2355℃ ,密度2.32~2.34克/厘米3,莫氏硬度 7,性脆 。無(wú)定形硅化學(xué)性質(zhì)活潑,在氧氣中能劇烈燃燒。它在高溫下與鹵素、氮、碳等非金屬發(fā)生反應(yīng),也能與鎂、鈣、鐵等金屬作用,生成硅化物。目前,中國(guó)生產(chǎn)金屬硅的碳熱法的生產(chǎn)工藝路線:普遍采用的是以硅石為原料,石油焦、木炭、木片、低灰煤等為還原劑,在礦熱電爐中高溫熔煉,從硅石中還原出金屬硅,其為無(wú)渣埋弧高溫熔煉過(guò)程。
晶形硅比較不活潑,即使在高溫下也不與氧氣化合,它也不溶于任何一種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸。
合金元素硅是一種非常重要的金屬元素,在許多合金材料生產(chǎn)的時(shí)候都需要加合金元素硅,合金元素硅的使用可以改變合金材料中的性能,讓許多合金材料性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定。
因此人們非常重視合金元素硅的使用,作為精密合金材料添加劑,硅合金元素使用也是非常有研究意義。
合金元素硅提高鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度,其作用較錳、鎳、鉻、鎢、鋁、釩等更強(qiáng);提高鋼的屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比,并提高疲勞強(qiáng)度。此外硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)3%時(shí),鋼的塑性和韌性顯著降低。
金屬硅又稱結(jié)晶硅或工業(yè)硅,其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。硅是非金屬元素,呈灰色,有金屬色澤,性硬且脆。生產(chǎn)硅橡膠、硅樹(shù)脂、硅油等有機(jī)硅硅橡膠彈性好,耐高溫,用于制作工業(yè)用品、耐高溫墊圈等。
制造高純半導(dǎo)體現(xiàn)代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的,而且高純度金屬硅還是生產(chǎn)光纖的主要原料,可以說(shuō)金屬硅已成為信息時(shí)代的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)。