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碳化硅砖是什么?用途有哪些?

文章出处:正耐实业澳门永利娱城app下载 /?发表时间:2019-07-11



      碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用最广泛、最经济的一种。可以称为金钢砂或耐火砂。
碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。

     包括黑碳化硅和绿碳化硅,其中:黑碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。

     常用的碳化硅磨料有两种不同[1]的晶体,一种是绿碳化硅,含SiC 97%以上,主要用于磨硬质合金工具。另一种是黑碳化硅,有金属光泽,含SiC
95%以上,强度比绿碳化硅大,但硬度较低,主要用于磨铸铁和非金属材料。
分子式为SiC,其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,可作为磨料和其他某些工业材料使用。工业用碳化硅于1891年研制成功,是最早的人造磨料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源。
 
1、磨料--主要是因为碳化硅具有很高的硬度,化学稳定性和一定的韧性,所以碳化硅能用于制造固结磨具、涂附磨具和自由研磨,从而来加工玻璃、陶瓷、石材、铸铁及某些非铁金属、硬质合金、钛合金、高速钢刀具和砂轮等。
 
2、耐火材料和耐腐蚀材料---主要是因为碳化硅具有高熔点(分解度)、化学惰性和抗热振性,所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用的棚板和匣钵、炼锌工业竖缸蒸馏炉用的碳化硅砖、铝电解槽衬、坩锅、小件炉材等多种碳化硅陶瓷制品。
 
3、化工用途--因为碳化硅可在溶融钢水中分解并和钢水中的离氧、金属氧化物反应生成一氧化碳和含硅炉渣。所以它可作为冶炼钢铁的净化剂,即用作炼钢的脱氧剂和铸铁组织改良剂。这一般使用低纯度的碳化硅,以降低成本。同时还可以作为制造四氯化硅的原料。
 
4、电工用途--用作加热元件、非线性电阻元件和高半导体材料。加热元件如硅碳棒(适用于1100~1500℃工作的各种电炉),非线性电阻元件,各式的避雷阀片。
 
5、其它配制成远红外辐射涂料或制成碳化硅硅板用远红外辐射干燥器中。
 
碳化硅砖的应用:
 
1、化工、冶金
碳化硅材料对铁水、熔渣和碱金属的侵蚀有高的抗力,和高导热和耐磨损的特性。在冶炼金属铝、铜和锌时,也大量的采用了各种碳化硅材料作为炉衬或坩埚。在化工、冶金工业中,为了充分利用各种热炉废气中的热量,经常使用陶瓷热交换器预热各种气体或液体。
 
2、机械密封
由于汽车冷却系统温度和压力的提高,要求水泵具有更高的速度,承担更高的负载。提高水泵使用寿命的重要因素之一是机械密封问题。
 
3、工业窑炉
轻工、建材、电子等行业大量使用各种工业窑炉,采用不同材质碳化硅窑具的组合,可以大幅度减少窑具重量及其所占据的空间,提高能量利用率,减轻工人劳动强度。同时由于48碳化硅部件优异的抗熟冲击性能,烧成升温速度可以加快。
 
4.原子能工业用碳化硅复合材料
碳化硅材料具有低的中子激活行为(中子作用下的放射性),低的停堆余热,低的气体(特别对氮气)渗透率,加之优异的高温机械性能,使得其可用于核电站用结构材料。
 
5、耐火材料
 
国外将碳化硅用作耐火材料的数量大于用作磨料。我国亦在不断扩大这方面的应用,根据国外厂商的习惯,耐火材料黑色碳化硅通常分为3种牌号:
 
A、高级耐火材料黑碳化硅。这种牌号的化学成分要求与磨料用黑色碳化硅完全相同,主要用以制造高级碳化硅制品,如重结晶碳化硅制品、燃气轮机构件、喷嘴、氮化硅结合碳化硅制件、高炉高温区衬材、高温窑炉构件、高温窑装窑支承件、耐火匣钵等。
 
B、二级耐火材料黑色碳化硅,含碳化硅大于90%。主要用于制造耐中等高温的窑炉构件,如马弗炉炉衬材料等。这些构件除利用碳化硅的耐热性、导热性外,在很多场合还兼用它的化学稳定性。
 
C、低品位耐火材料黑色碳化硅,其碳化硅含量要求大于83%,主要用于出铁槽、铁水包,炼锌业和海绵铁制造业等的内衬。
 
用碳化硅砖与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴,已应用于火箭技术中。碳化硅基复合材料制备的阿丽亚娜火箭尾喷管已成功应用。碳化硅密度居中,比Al2O3轻20%,硬度和弹性模量较高,价格比B4C低得多,还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。碳化硅材料还具有自润滑性及摩擦系数小,约为硬质合金的一半。它的抗热震性好、弹性模量高等特点在一些特殊地方获应用,如用来制成高功率的激光反射镜其性能优于铜质,由于密度低、刚性好、变形小。CVD与反应烧结的碳化硅轻量化反射镜已经在空间技术中大量使用。
 
利用碳化硅陶瓷的高热导性能,绝缘性好作为大规模集成电路的基片和封装材料。碳化硅发热体是一种常用的加热元件,由于它具有操作简单方便,使用寿命长,使用范围广等优点,成为发热材料中最经久耐用且价廉物美的一种,使用温度可达1600℃。此外,碳化硅还可用做避雷器的阀体和远红外线发生器等。
 
利用碳化硅砖的高硬度、耐磨损、耐酸碱腐蚀等性能,在机械工业、化学工业中被用来制备新一代的机械密封材料,如滑动轴承、耐腐蚀的管道、阀片和风机叶片。尤其是作为机械密封材料已被国际上确认为自金属、氧化铝、硬质合金以来第四代基本材料,它的抗酸、抗碱性能与其它材料相比是极为优秀的,几乎没有一种材料可与之相比。利用碳化硅陶瓷的高热导性能,可用于冶金工业窑炉中的高温热交换器等,使用温度可达1300℃;用电镀方法将碳化硅微粉体涂敷于水轮机叶轮上,可以大大提高叶轮的耐磨性能,延长其检修周期。
 
用碳化硅制成的托辊,早已成功地应用于轧钢机上,它比金属托辊有更好的耐热性与耐磨性,并能改善所轧钢材的质量。用碳化硅材料制成的砂泵及水力旋流器,具有很好的耐磨性能;用碳化硅材料制成的缸套等耐磨件可广泛用于石油和化工等行业。碳化硅还可作为高温热机械用材料,被首选为热机械的耐高温部件。诸如:作高温燃汽轮机的燃烧室、涡轮的静叶片、高温喷嘴等。用碳化硅制成活塞与气缸套用于无润滑油无冷却的柴油机上,可减少摩擦30%~50%,使噪声明显降低。
 
金刚砂又名碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用最广泛、最经济的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。
 
碳化硅制品具有耐高温、耐磨、耐热震、耐化学腐蚀、耐辐射和杰出的导电性、导热性等特别功用,因而在国民经济各部门中具有广泛的用处。在我国,绿碳化硅首要用做磨料。黑碳化硅用于制造磨具,多用于切开和研磨抗张强度低的资料,如玻璃、陶瓷、石料和耐火物等,一起也用于铸铁零件和有色金属资料的磨削。绿碳化硅制成的磨具,多用于硬质合金、钛合金、光学玻璃的磨削,一起也用于缸套的珩磨及高速钢刀具的精磨。立方碳化硅磨具专用于微型轴承的超精磨。用电镀办法将碳化硅微粉涂敷于水轮机叶轮上,可大大提高叶轮的耐磨性;用机械压力将立方体SiC200号磨粉与W28微粉压入内燃机的汽缸壁上,可延长缸体寿数一倍以上。
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