sic材料

1、第 1 頁(yè) 共 6 頁(yè)SiC 材料的制備與應(yīng)用摘要 摘要:本文主要介紹了 SiC 材料的制備方法，通過(guò)不同制備的方法獲得不同結(jié)構(gòu)的 SiC，其中主要有α-SiC、β-SiC 和納米 SiC。并介紹了 SiC 材料在材料中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：α-SiC；β-SiC；納米 SiC；前言： 前言：SiC 是人造強(qiáng)共價(jià)健化合物材料, 碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加食鹽)等原料

2、在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為 3.20～3.25，顯微硬度為 2840～3320kg/mm2。自E. G. Ache-son1891 年電熔金剛石時(shí)被首次發(fā)現(xiàn)以來(lái),SiC 材料以優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率、高耐磨性和腐蝕性在航空航天、汽車、機(jī)械、電子、化工等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前SiC 以Acheson 方法為主要生產(chǎn)方式,年產(chǎn)量超過(guò)百萬(wàn)噸。我國(guó)黃河中上游的青甘寧和

3、內(nèi)蒙等省區(qū)由于具有豐富的水火電資源和優(yōu)質(zhì)的原材料,SiC 廠家眾多,SiC 工業(yè)是該地區(qū)支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國(guó)SiC 年產(chǎn)量約38 萬(wàn)噸,占世界年產(chǎn)量的40 % ,是SiC 的使用及出口大國(guó)[1 ] ,在α-SiC、β-SiC、SiC 微粉、SiC 晶須及SiC 復(fù)合材料等領(lǐng)域的研究也相當(dāng)活躍。本文對(duì)SiC 材料的制備技術(shù)和它的典型應(yīng)用以及新近發(fā)展的工業(yè)應(yīng)用作一較全面的評(píng)述。2、SiC SiC 粉末的合成方法及應(yīng)用： 粉末的合成方法及應(yīng)用：

4、目前 SiC 的制備方法主要有 Acheson 法、化合法、熱分解法、氣相反相法等。2.1 Acheson 法生產(chǎn) SiC 的進(jìn)展經(jīng)過(guò)百年發(fā)展, 現(xiàn)代SiC 工業(yè)生產(chǎn)仍采用的是Acheson 間歇式工藝。這是工業(yè)上采用最多的合成方法，即用電將石英砂和焦炭的混合物加熱至2500℃左右高溫反應(yīng)制得。因石英砂和文章拷貝于華夏陶瓷網(wǎng)焦炭中通常含有Al和Fe等雜質(zhì)，在制成的SiC中都固溶有少量雜質(zhì)。其中，雜質(zhì)少的呈綠色，雜質(zhì)多的呈黑色。目前Si

5、C 冶煉爐改進(jìn)處于: ①爐體規(guī)模增大; 老式冶煉爐長(zhǎng)為5～10m ,現(xiàn)在可長(zhǎng)至25m ,裝料高達(dá)以千噸計(jì); ②送電功率增大:現(xiàn)在冶煉爐功率多在3000至7000kW 之間,功率在12 ,000kW的超大型冶煉爐已在我國(guó)寧夏北方碳化硅公司正常運(yùn)行; ③電源由交流改為直流,保證了電網(wǎng)安全和穩(wěn)定,操作更方便; ④結(jié)構(gòu)上第 3 頁(yè) 共 6 頁(yè)用作蒸餾器、精餾塔托盤、電解槽側(cè)墻、管道、坩鍋;石油化工中用作脫硫爐、油氣發(fā)生器等;陶瓷工業(yè)中大量用

6、作各種窯爐的棚板,隔焰材料等。SiC含量大于90 %的普通耐火材料主要用以制造耐中等高溫的爐窯構(gòu)件;含量大于83 %的低品位耐火材料,主要用于出鐵槽、鐵水包等的內(nèi)襯。SiC 作為脫氧劑具有粒度細(xì)小、反應(yīng)強(qiáng)烈、脫氧時(shí)間短、節(jié)約能源、電爐生產(chǎn)率高、脫硫效果好、脫氧成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外八十年代前后已普遍使用SiC 做煉鋼脫氧劑,我國(guó)始于1985 年,近年來(lái)已在鋼鐵企業(yè)普遍使用。我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量已達(dá)1 億噸左右,每噸鋼鐵需要3～5kg SiC脫

7、氧劑,加上鑄造行業(yè),脫氧劑的年用量巨大。煉鋼用脫氧劑SiC 也是我國(guó)重要的出口產(chǎn)品。另外SiC 在取代氧化鋁或石墨密封環(huán)方面應(yīng)用廣泛,在歐洲年用量約12 ×106 副,美國(guó)6 ×106 副,日本為106 副,并有大量增加的趨勢(shì)。2.3 SiO2-C還原法工業(yè)上按下列反應(yīng)式利用高純度石英砂和焦炭或石油焦在電阻爐內(nèi)產(chǎn)生SiC：1900 22402 3 2528 /SiO C SiC COH KJ mol?

8、? ???? ? ?? ?因?yàn)槭俏鼰岱磻?yīng)，需使用大量能量。用此法制得的SiC 含量一般為96%左右，顏色有綠色和黑色，SiC含量越高顏色越淺，高純?yōu)闊o(wú)色。2.4 氣凝SiO2的碳還原法在粒度18-22納米的SiO2中加入30-35納米的天然氣炭黑，在1400-1500℃溫度下通氬氣保護(hù)，反應(yīng)即可獲得純的SiC。反應(yīng)中加入微量SiC粉可抑制SiC晶體的長(zhǎng)大。2.5 氣相合成法在氣相硅的鹵化物中加入碳?xì)浠衔锊⑼ㄈ胍欢康臍錃猓?200