碳化硅制品的生產(chǎn)工藝、特性和用途

碳化物的特性和基本合成方法

碳化物材料熔點(diǎn)（升華）高，大都在3000℃以上，如TiC熔點(diǎn)3107℃，ZrC熔點(diǎn)3530℃。在較高溫度下，碳化物會氧化，但多數(shù)的抗氧化能力仍高于較高熔點(diǎn)的金屬，也高于石墨和碳。多數(shù)碳化物硬度高，有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。部分碳化物性能見表8-6。碳化物基本合成方法有：金屬與碳粉直接化合法；碳還原法（金屬氧化物與碳反應(yīng)）；金屬與含碳?xì)怏w反應(yīng)。

碳化硅制品如何制造？

生產(chǎn)碳化硅制品，先要有碳化硅原料。碳化硅的工業(yè)生產(chǎn)方法是將石英砂（56%）、煤焦（35%）、鋸末（7%）和食鹽（2%）混合在一起，在電阻爐中加熱到2200℃左右，食鹽的作用是除去石英砂和煤焦中的雜質(zhì)，而鋸末的作用是產(chǎn)生氣孔，使生成的氣體容易逸出。電爐中間用石墨或碳顆粒堆積成柱狀電阻發(fā)熱體，所配原料緊密填充在發(fā)熱體四周。燒成的塊狀晶體經(jīng)破碎，酸、堿洗滌，然后磁選去除微量的鐵，干燥即得碳化硅原料。

碳化硅制品的生產(chǎn)工藝、特性和用途

碳化硅制品可用反應(yīng)燒結(jié)法制造。將粒度配比合適的α-SiC粉與膠體石墨在瓷球磨筒中均勻混合20h，加入結(jié)合劑羧甲基纖維素或聚乙烯醇的酒精溶液，在鋼模中成型，壓力為50〜70MPa。

素坯先于40℃下緩慢干燥，再于100℃干燥，然后進(jìn)行燒結(jié)。在大氣壓力下碳管爐內(nèi)，硅粉裝在石墨坩堝內(nèi)，以產(chǎn)生硅蒸氣。硅粉顆粒為4.7〜1.0mm，硅化溫度在2000℃以上。如果在66.6Pa的真空爐中，硅粉需放入氮化硼坩堝里，硅化溫度在1500〜1600℃。由于蒸發(fā)而附著在制品表面的硅可用熱的氫氧化鈉處理除去，即制得碳化硅制品。

碳化硅的特性和用途

碳化硅熔點(diǎn)高、比重低、莫氏硬度9.2，強(qiáng)度較高，熱震穩(wěn)定性較好，不溶于水和酸，但能溶解在熔融堿中。碳化硅在800〜1140℃之間的抗氧化能力差，因?yàn)榇藭r生成的氧化膜（SiO2）較疏松，起不到充分保護(hù)作用。當(dāng)溫度升高，達(dá)到1550℃時，其抗氧化性能變好。

碳化硅可用于制造磨料、磨具；用于制造硅碳棒、硅碳管等電阻發(fā)熱元件；用于制造噴氣飛機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、火箭發(fā)動機(jī)尾噴管等，用于制造熔融金屬輸送管道、過濾器、坩堝等；更重要的是用于制造特種耐火材料制品，使用在侵蝕、磨損嚴(yán)重的部位。

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