碳化硅微粉

碳化硅微粉是最主要的用于多线切割机上的磨料之一，适合于切割比较硬而且脆的材料。线切割是由导轮带动细钢线高速运转，由钢线带动砂浆形成研磨的切割方式。在线切割机的切割过程中，悬浮液夹裹着碳化硅磨料喷落在细钢线组成的线网上，依赖于细钢线的高速运动，把研磨液运送到切割区，对紧压在线网上的工件进行研磨式切割，随着碳化硅磨料对工件的一次次刻划，逐渐把多余的材料带走，是一种类似于研磨的滚动刻划的方法，这种机制也被称为：自由研磨切割加工。

切削的主要因素

由悬浮液以及碳化硅组成的砂浆中碳化硅的切割能力、细钢线的张力、细钢线运行速度和工件进给速度（工件紧压在细钢线上的下降速度）是影响刻划的主要因素。细钢线的高速运动促使悬浮液携带着带有棱角的碳化硅颗粒以不断滚动的方式进入切割区，从而产生很强切削能力，而且由于细钢线上加有一定的张力，使碳化硅磨料一般只沿钢线运动的方向逐渐对工件进行一次次刻划，使工件沿细钢线的缝隙被切成一个个薄片，碳化硅磨料对细钢线侧向影响很小，所以薄片表面并看不到切割痕迹

机械参数对晶片切割的影响

控制晶片质量的四个重要参数：钢线的张力、钢线的运动速度、

工件的进给速度、砂浆切割能力。

（1.）钢线的张力

钢线张力的产生机构是由两条带有力矩马达或配重的两条张力臂组成的，是一个由PLC控制反馈系统，以便适当地控制钢线的张力。一般钢线的张力对切割的影响主要有一下3种形式：①如果钢线的张力过小，将会导致钢线弯曲度增大，钢线的碳化硅携带能力降低，切割效率下降。钢线摆动幅度增大，工件的厚度变化加剧，线痕片增多，晶片变的参差不齐。②如果钢线张力过大，钢线的断线几率会大大增加。而且钢线携带的碳化硅颗粒会难以进入锯缝，造成硅片质量下降或切割效率降低。③张力系统使用一段时间以后，很容易造成零点偏移，使钢线张力变化过大，这样一是容易造成断线，二是晶片质量难以保证，要及时校正。

（2.）钢线的运动速度；

和钢线张力不同，一般机床的钢线运动可以根据需要分为往复运动和单向运动两种形式，在单向运动的情况下，钢线始终保持一个速度和方向运动；在钢线往复运动的情况下，钢线速度是一个先由零点沿一个方向很快（一般2到3秒）加速到规定速度，运行一段时间后，再沿原方向慢慢降低到零点，停顿短暂时间（一般为0.2秒），然后再慢慢地反方向加速到规定的速度，再沿反方向慢慢降低到零点停顿短暂时间（一般为0.2秒）的周期循环过程。线切割机的切割效率在碳化硅切割能力内是随着钢线速度的提高而提高的，超出碳化硅的切割能力范围过快容易造成钢线摆动幅度过大，碳化硅颗粒难以黏附，薄片表面质量下降。超出碳化硅的切割能力范围过慢，切割能力跟不上工件的进给，不仅断线几率增加，而且会造成薄片表面质量严重下降。因此，钢线速度必须和碳化硅的切割能力保持一致，这需要根据经

验来判断。

（3.）工件的进给速度。

工件的进给速度是整个切割时间的主要决定因素。但是工件进给速度的大小不是一个独立的参数，而是与钢线的运动速度以及所用砂浆的切割能力息息相关的，而且有时候还要根据工件形状在进给的不同位置采用不同的进给速度（例如：为保证圆形工件的表面TTV，可以在开始和结束其横截面变小时提高工件进给，在中间位置其截界面变大时降低工件进给速度。）。所以考虑工件的进给速度时一定要兼顾考虑钢线的运动速度、砂浆的切割能力、工件的形状以及工件的截面大小等因素。其过快和过慢产生的后果正好与钢线运动速度相反

四、砂浆切割能力

因为线切割是研磨式切割，因此砂浆的切割能力是决定切割质量的主要因素。砂浆是由悬浮液和碳化硅按一定比例配制而成的混合物，衡量砂浆切割能力的条件主要包括砂浆的配比、砂浆的粘度、碳化硅的粒度分布、碳化硅的粒型等因素，而且这些因素都不是容易量化的，大部分只能靠经验来判断。

悬浮液的粘度

粘度是悬浮液的流变特性的衡量指标，它显示了悬浮液的流动特性，在线切割过程中碳化硅磨料是以与悬浮液组成的砂浆混合物的形态传输，悬浮液是碳化硅跟随钢线进入切割区的主要载体。所以，悬浮液的流变性在切割中的作用十分重要。根据以上分析，对悬浮液的粘度性质主要有以下4个方面要求：①保证碳化硅磨料分散均匀、不结团。②保证储料箱中的砂浆中的碳化硅磨料不沉淀。③要确保砂浆能在机床砂浆管路中的稳定流动。④确保砂浆能粘附在钢线上顺利进入切割区。

碳化硅微粉的存放

由于线切割产品的特殊性，对切割环境，切割参数，及对辅料物理、化学各项指标都要求非常严；结合我公司的生产经验，提供以下几点参考信息：

1、刃料在存放、使用、检验中应注意的：

（1）做到有序存放，同一批号最好能够成排摆放，避免在取料过程中出错。

（2）碳化硅微粉具有较强的吸湿性，尽量避免拆去防潮膜存放；这样可以避免受潮团结，缩短烘干时间。

（3）尽可能采用先进先出的原则用料，避免原料因存放时间过长而结团。

（4）如果在运输途中有破损包装，最好单独存放，避免粉尘污染（对于烂包装的我们可以调换）。

（5）建议仓库最好封闭，单独存放。

2、在使用过程中要防止二次污染：

（1）投料环境尽可能为密封的，这样不易随空气流动落入大的颗粒物。

（2）烂包装的刃料尽量不使用，烂包装后可能已经混入杂质，影响切割效果。

（3）料浆使用中应控制好使用工具，防止交叉使用污染。

（4）备投料浆避免存放时间过长，如果过长会产生团结物，也会形成假性颗粒，可能会给线切割带来影响。

线切割常见线痕

随着光伏产业的迅猛发展，对硅片的需求量越来越大，处于光伏产业上游硅片制备环节显得越来越重要。在切割以前的整个流程中，拉晶、截段、切方（抛錠）3个环节对硅料消耗都很低，唯独在切割中造成的消耗最大。为降低切割消耗，各公司都在辅料上采取了许多降耗措施，取得了一些技术进步。

一、针对各公司普遍认为的切割质量和料浆的关系问题，结合碳化硅微粉的固有特性，谈一下料浆的配制：

1.微粉在包装、运输、存放过程中容易挤压结团；这要求工人在配制沙浆倒料过程中要特别注意：倒料时应慢倒，控制在

2.5-3分钟一袋，避免猛倒造成微粉沉底结块搅拌不起来,造成与实际配比不一致，而影响切割。

2.碳化硅微粉具有较强吸湿性，在空气中极容易受潮结团，分散性降低，使料浆的粘度降低，同时在料浆中形成假性颗粒物和团积物，造成切割效率和切割质量下降。因此应避免微粉裸漏在空气中时间过长。

3.倒料时要求操作工：①检查料袋有无破损，如有破损一定要单独存放不要再使用；②投料前先把袋口、袋子表面的浮沙打掉，避免倒料带入杂物。

4. 在使用碳化硅以前，最好是放在80—90度烘箱里，烘烤8小时以上，来优化碳化硅微粉的各项指标。这样的好处：①增强了碳化硅微粉分子活性；②与切削液有了更强的适配性；

③粉体颗粒吸附性更强，使钢线带砂浆量增大，增强切削能力；④微粉有了更好的流动性和分散性，减少结团。

5.沙浆在配制过程还不可避免地受到许多不确定的人为因素的影响，很多参数因人为因素而改变。如果改为自动投料，减少人为因素效果会更好。

二、在切割过程中，大家经常会遇到各种问题，谨就大家经常认为是碳化硅微粉造成的影响以及硅片表面线痕问题探讨如下：

1.硅片表面偶尔出现单一的一条阴刻线（凹槽）或一条阳刻线（凸出），并不是由于碳化硅微粉的大颗粒造成的，而是单晶硅、多晶硅在拉制或浇筑过程中出现的硬质点造成线网波动形成的。

2.硅片表面在同一位置带有线痕，很乱且不规则：①导轮或机床震动过大③多晶硅铸锭的大块硬质晶体；

3.重新机床后第一刀出现线痕：机床残留水分或液体，造成砂浆粘度低，钢线粘附碳化硅微粉量下降，切削能力降低。

4.调整新工艺、更换新型耗材后出现线痕：①砂、液比例不合适，或液体粘度太大，造成砂浆粘度太大或太小，砂浆难以进入线缝或碳化硅含量较低。②碳化硅切割能力差，无法与切割速度相适应。③钢线圆度不够，进入锯缝砂浆量不稳定。④钢线的张力太大或太小，造成钢线携带砂浆能力差或线弓太小砂浆无法正常进入锯缝。⑤钢线速度过快或过慢，造成砂浆无法粘附或切割效率下降，影响切割效果。⑥热应力线膨胀系数太大。⑦各参数适配性差。

5. 硅片切割到某一段出现偏薄或偏厚的废片，分界非常明显，一般是由于跳线引起的，跳线的原因：①导轮使用时间太长，严重磨损引起的跳线。②沙浆的杂质进入线槽引起的跳线。

③导轮表面脏污。④晶棒端面从切割开始到切割结束依次变长，造成钢线受侧向力而跳出槽外。⑤晶棒存在硬质点，造成钢线偏移距离过大跳出槽外。

6. 硅片某一部位存在小洞，在小洞旁边带有阴刻线痕，这是由于晶棒本身有气孔，并不是线痕。

7. 常见线痕：①进刀口：由于刚开始切割，钢线处在不稳定状态，钢线的波动产生的线痕。

②倒角处的线痕：由于在粘结硅棒时底部残留有胶，到倒角处钢线带胶切割引起的线痕。

8.出线位置硅棒的线痕：钢线磨损量大，造成钢线光洁度、圆度都不够，携带砂浆数量低，切削能力下降，线膨胀系数增大引起的。

9. 掉棒原因：①胶水配比有问题，②硅棒与玻璃粘接面有油污，③胶水涂抹后固化的时间掌握的不太合适，④胶水的质量有问题。

10．硅片的划伤（划伤与线痕的区分是：虽两者都是硅片表面带有一条痕迹，但划伤与硅片表面颜色不同，明显发亮；线痕则和硅片颜色一致）分为两种：⑴进刀处较明显，随着钢线的运动会越来越浅最后变无：①碳化硅中存在较大的长条形颗粒。②砂浆混合不好或切割工艺条件有缺陷，造成进刀口位置砂浆堆积碳化硅结团形成。⑵硅片任一位置中间存在划伤：碳化硅里边存在大颗粒。

11. 断线的原因：⑴发生在切割室的断线：①钢线磨损严重（0.14钢线磨损不超8um，0.12钢线磨损不超6um）。②同一刀晶棒断面不齐，造成钢线受到侧向力较大变形严重。③严重跳线，造成两根钢线缠绕。⑵发生在绕线室的断线：①可能为张力太大或张力的变化太大；

②排线不好，线轮绕线与机床排线差别较大。③导向轮过度磨损，造成钢线受力不均。

12. 过滤袋经常堵塞的原因：①沙浆的水份偏高造成的团结物。②刚使用时过滤袋堵塞可能是沙浆有异物造成的，如果是切割到3刀以后的堵塞可能是硅片碎杂质多引起的。③碳化硅微粉和切削液的PH值区别太大，起化学反应引起的黏稠物，造成的过滤袋堵塞。

碳化硅行业发展前景简析

碳化硅行业发展前景简析【引言】近年来，在低碳经济大潮的带动下，太阳能光伏产业迅猛发展，作为光伏产业用的材料，碳化硅特别是绿碳化硅的销售市场异常火爆，使得众多磨料磨具业界人士开始格外关注碳化硅行业。在2010年秋季全国磨料磨具行业信息交流暨第52届中国刚玉碳化硅交易会的小组分会中，碳化硅分会场一改往届与其它分会场相比人气不足的常态，势压刚玉、磨具分会场成为人气最高、讨论最激烈的会场。会上中平能化集团易成新材料有限公司董事长孙毅就碳化硅行业的发展前景作了系统的分析。一、碳化硅行业发展现状总量大中国是碳化硅的生产大国和出口大国，2009年碳化硅总产量达53.5万吨左右，占全球总数的56.3%，居世界第一。我们预计，2010年截止9月份仅绿碳化硅产量就将达到80万吨。附加值低碳化硅行业产量大，但缺乏竞争力。尽管产量足够供应，中国制造的碳化硅产品大部分是低端和初步加工，对于某些需求供应高附加值的成品和深加工产品存在很大的差距。尤其是高性能工程陶瓷、用以高端的研磨粉等产品的供应还远远没有满足，核心技术大多仍由日本控制。主要还是靠进口弥补国内市场的不足。光伏行业带动出现机会随着传统矿物质能源日益枯竭，以太阳能电池为代表的光伏产业得到迅速发展。据我国正在制定的《新兴能源产业发展规划》显示，到2020年可再生能源消费占一次能源消费中的比例要达到15%，光伏产业发展趋势总体呈现稳中有升。碳化硅是光伏产业链上游环节——晶硅片生产过程中的专用材料，受光伏行业发展的带动，碳化硅行业通过产品结构升级和下游需求的扩展带来了一些机会。不确定性尽管如此，由于碳化硅生产属于高耗能、高污染，受到能源短缺的阻碍和国家能源节约的政策影响，还有一些具体审查和批准新项目受到闲置，比如低电价优惠的有关政策已经被取消；目前国家严格控制新项目，原有6300KV A以下规模的碳化硅冶炼要求强制关停。所以碳化硅行业的未来发展将面临很多不确定性二、碳化硅行业竞争格局分析 1.外部经济环境

碳化硅工艺过程

生产技术一、生产工艺 1.碳化硅原理：通过石英砂、石油胶和木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成,主要反应机理是SiO2+3C----SiC+2CO。碳化硅电阻炉制炼工艺：炉料装在间歇式电阻炉内，电阻炉两端端墙，近中心处是石墨电极。炉芯体连接于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料，外部则是保温料。冶炼时，给电炉供电，炉芯温度上升，达到2600～2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料，使之逐渐加热，达到1450℃以上时，即发尘化学反应，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。随着时间的推移，炉料高温范围不断扩大，形成碳化硅愈来愈多。碳化硅在炉内不断形成，蒸发移动，晶体长大，聚集成为—个圆筒形的结晶筒。结晶筒的内壁因受高温，超过2600℃的部分就开始分解。分解出的硅又与炉料中的碳结合而成为新的碳化硅。破碎：把碳化硅砂破碎为微粉，国内目前采用两种方法，一种是间歇的湿式球磨机破碎，一种是用气流粉末磨粉机破碎。我公司已由气流粉末磨碎机代替湿式球磨机破碎。湿式球磨机破碎时用是用湿式球磨机将碳化硅砂磨成微粉原料，每次需磨6-8小时。所磨出的微粉原料中，微粉约占60％左右。磨的时间越长，则微粉所占的比例越大。但过粉碎也越严重，回收率就会下降。具体的时间，应该与球磨比、球径给配、料浆浓度等工艺参数一起经实验优选确定。该方法最大的优点就是设备简单，缺点是破碎效率较低，后续工序较复杂。

雷蒙磨粉机工作原理是：颚式破碎机将大块物料破碎到所需的粒度后，由提升机将物料输送到储料仓，然后由电磁振动给料机均匀连续地送到主机的磨腔内，由于旋转时离心力作用，磨辊向外摆动，紧压于磨环，铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛入磨辊与辊环之间，形成填料层，物料在磨辊与磨环之间进行研磨。粉磨后的粉子随风机气流带到分级机进行分选，不合要求的粉子被叶片抛向外壁与气流脱离，粗大颗粒在重力的作用F落入磨腔进行重磨，达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器，进行分离收集，再经卸料器排出即为成品粉子，气流由大旋风收集器上端回风管吸入鼓风机。在磨腔内因被磨物料中有—定的水分，研磨时发热，水气蒸发，以及各管道接口不严密，外界气体被吸入，使循环风量增高，为保证磨机在负压吠态下工作，增加的气流通过余风管排入除尘器，被净化后排入大气。整个气流系统是密闭循环的，并且是在正负压状态下循环流动的。该法最大的优点是效率较高。而且后续工序较简单。 2、碳化硅微粉（一）、碳化硅微粉的生产

用低纯碳化硅微粉烧结碳化硅陶瓷

第３４卷第１期２Ｏ０６年１月硅酸盐学报ＪＯＵＲＮＡＬ（）ＦＴＨＥＣＨＩＮＦＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳｏＣＩＥＴＹＶｏＩ．３４，Ｎ（）ｌＪａｎｕａｒｙ，２００６用低纯碳化硅微粉烧结碳化硅陶瓷武七德１，孙峰１，吉晓莉１，田庭燕２，郝慧１１．武汉理工大学．畦酸盐材料工程教育部重点实验守，武汉４３００７０；２山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室，济南２５∞６１）摘要：用工业崖料坻纯ｗ３．ｓｐｍｓｔｃ擞粉为原料，在№保护下娆结碳化硅（ｓ，ｔ、）陶瓷。研究了低纯ｓｌｃ徽粉中杂质对蜀ｃ陶瓷力学性能的影响，对比了徽粉提纯后材料的性能‘』结构。通过扫描电镜、金相显馓镜分析材料的显微结构。结果表明：微粉杂质中ｓｔ魄、金属氧化物在＆ｃ烧结温度下的放气反麻是影响陶瓷材料力学性能的主耍目素。由低纯ｓ?ｃ材制得的材料的烧结密度达到（３．１５士ｏ０１）ｇ／ｃｍ３，抗折强度达到（ｄｄｌ±１０）ＭＰａ。关键词：碳化硅；反应烧结；显微结构中圈分类号：Ｔ锄７４文献标识码：Ａ文章编号：０４５４５６４８（２００６）０】∞一０５ＳＩＩ．ＩＣｏＮＣＡＲＢＩＤＥＣＥＲＡＭＩＣＳＰＲＥＰＡＲＥＤＷｌＴＨＬ（）ＷＰＵＲＥＳＩＬＩＣｏＮＣＡＲＢＩＤＥＭＩＣＲｏ—ＰｏＷＤＥＲＳｗｕＱ２ｄＰｌ，ｓｕ～凡ｎ∥，ＪＪｘｉ４０“１，１』ＡＮＴｉｗｇｙ。ｎ２，ＨＡ０¨“２１（１．ＫｅｙＩ，ａｂ（）ｒａｔｕｒｙｆｏｒＳ１１ＬｃａｔｅＭａｔｅｍＩｓｓｃＬｃｎｃｅａｎｄＥｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｍｌｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｌｏｎ，Ｗ１ｌｈａｎＵｎｌｖｃｒｓｌｔｙｏｆＴｅｃｈｎ０１０９ｙＷｕＩ、ａｎ４３００７０；２．ＫｅｙＬａｂ。ｒａｔｏｒｙｆ０１Ｉ．１ｑｕｌｄＳｔⅢＬｕｒｅａ１１ｄＨｅｒ列Ｉ‘ｙ（】ｆＭｌｎｋ【ｒｙＥｄｕｃａ¨ｏｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｊｖｅｒｓｌ‘ｙ?Ｊｌｎａｌｌ２ｊ００６１，Ｃｈｌｎａ）Ａｂｓｔｒ｛Ｉｃｔ：Ｒｅａｃｔｌｏｎ—ｂ（ｍｄｃｄｓｌＪＬｃ。ｎｃａｒｂｌｄｅ（ＲＲＳ（：）ｃｃｒａｎｌｌ刚ｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｗｌｔｈｉｎｄｕ“ｒＬａｌｓｃｆａｐｓＩｏｗｐＬｌｍｙＳｌ（：叫ｒｏｐｏｗｄｅｒｓ．Ｔ１１ｅａｖｅｒａｇｅｇｒａｌｎｓｌｚｃｏｆＬ１】。ｐｏｗｄｅｒ】ｓ３．５＂ｍｌ、ｈｅｌｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｍｐｌｌⅢ１…）ｆｐｏｗ山ｒｓｏｎｔｈｅｍａｔｅ¨ａＩ。ｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｆｔｌｅ８ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗａｓｍａｄｅ“）ｍａｔｃｎａｋｐｒ印ａｒｅｄ州ｔｈｐｕｎｆｙｌｎｇｐｏｗｄｔｒｂｙｈｙｄｒｏｃｈｌｏ¨ｃａ虬ｄＴｈＩＩＬＩｃｒｏ乱ｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓＩ】￡ｃｏｎｃａｒｂｌｄｅｃｃｒａｎＩｉｃｓｗａｓＩｎｖｅｓｔｔｇａｔｅｄｂｙ黜Ｉｍｍｇｅｌｅｃｆｒｏ㈣ｃ㈣ｃｅ）ｐ㈨ｊｄｏ阱ｌｃａ】ｍ￡ｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅｒｃｓｕｈｓｓ｝、ｏｗｔｈａｔｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｔｏＬ１１ｅｎｌａｔｅｒｌａｌ’ｓｍｅｃｈａｎｌｃａＩｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓａｒｅｔｈｅｅｘｃｌｕｄｌｎｇＳ１０２，ａｎｄｔｈｅｍｅｔａｌｌｌｃ（）ｘＩｄ㈣ａｃＬｅｄｗｔｔｈｏｔｈｅｒｒａｗｍａｔｅｌｒ】ａｌｓａｎｄｒｅｌｃａｓｅｄｇａｓａｔｈｌｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓＴ｝１ｅｓＩｎｔｅｒｅｄｄｅｎｓｌｌｙ（）ｆｔｈｃｍａＬｅｆｌａｌｍａｄｅｏｆｌｏｗｐｌ】ｒｌｔｙＳ１Ｃｌｓ（３１５＝００１）ｇ／ｃｍ。ａｎｄｔｈｅｆｌⅢｒａｌｓＩｒｅｎＥｔｈ１ｓ（ｄ４】±１０）ＭＰａａｔｒｏｏｍｔｅｍＤｅｒａｔｕｒｃＫｅｙｗｏ州ｓ：ｓｌｎｃｏｎｃａｒｈＩｄ。；ｒｅａｃＬｌ。１１ｂｏｎｄｅｄ；ｍｌｃｒ（）ｓｔｒｕｃｔｕｒｃ反应烧结碳化硅（ｒｅａｃｔｉｏｎ＿ｂｏｎｄｅｄｓ１Ｉｉｃｏｎｃａ卜ｈｉｄｅ，ＲＢｓｃ）具有反应温度低且时间短，可近净尺寸烧结，可烧结复条形状制品等优点，自５０年代发明以来就得到人们的广泛关注”。３］。但是，传统反应烧结Ｔ艺中所需两ｃ原料的纯度较高，因而其制备能耗高，环境污染严重，生产成本大。目前，国内ｓｉｃ生产厂家每年都囤积大黾的收尘尾粉。网尾粉的牲度细，杂质含量高，成分波动大阻碍１ｒ它的进一收稿日期：２００ｊ—０６—１５。修改稿收到日期：ｚ００５—１０一ｌｏ第一作者：武已德（１９ｔ９～），男．教授。步利用。丈量尾粉既占用贮存用地又增加生产成本。凼此，允分利用尾粉已成为Ｓｉｃ生产厂家的当务之急。实验中制备ＲＢｓｃ所需的ｓｉｃ微粉全部采用国内某两ｃ磨料生产厂家提供的收尘器中的低纯Ｓｊｃ尾粉，通过适当的工艺制备出最高密度为３．１５ｇ／ｃｗ，最大抗折强度为（４４１±１０）ＭＰａ的ＲＢｓｃ陶瓷材料。Ｒ戗ｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２∞５—０６１ｊ．Ａｐｐｒｏｖｅｄｄａｔｅ：２００５１０１０Ｆｉｒｓｔａ砒ｈｏｒ；ＷＵＱ１小（１９４９）．ⅢａＩ｝＋ｐｒｏｆｅ３ｓｏＬＥ—ｍｎｉ－：Ⅵ１ｑＩｆｋ＠ｎｌａｌｌ．ｗｈｕｔｅｄｕｃｎ　万方数据

碳化硅电子器件发展分析报告

碳化硅电力电子器件的发展现状分析目录 1.SiC器件的材料与制造工艺 (2) 1.1 SiC单晶 (2) 1.2 SiC外延 (3) 1.3 SiC器件工艺 (4) 2. SiC二极管实现产业化 (5) 3. SiC JFET器件的产业化发展 (7) 4. SiC MOSFET器件实用化取得突破 (7) 5. SiC IGBT器件 (8) 6. SiC功率双极器件 (9) 7. SiC 功率模块 (10) 8. 国内的发展现状 (11) 9. SiC电力电子器件面对的挑战 (11) 9.1 芯片制造成本过高 (11) 9.2 材料缺陷多，单个芯片电流小 (12) 9.3 器件封装材料与技术有待提高 (12) 10. 小结 (12)

在过去的十五到二十年中，碳化硅电力电子器件领域取得了令人瞩目的成就，所研发的碳化硅器件的性能指标远超当前硅基器件，并且成功实现了部分碳化硅器件的产业化，在一些重要的能源领域开始逐步取代硅基电力电子器件，并初步展现出其巨大的潜力。碳化硅电力电子器件的持续进步将对电力电子技术领域的发展起到革命性的推动作用。随着SiC单晶和外延材料技术的进步，各种类型的SiC器件被开发出来。SiC器件主要包括二极管和开关管。SiC二极管主要包括肖特基势垒二极管及其新型结构和PiN 型二极管。SiC开关管的种类较多，具有代表性的开关管有金属氧化物半导体场效应开关管（MOSFET）、结型场效应开关管（JFET）、绝缘栅双极开关管（IGBT）三种。 1.SiC器件的材料与制造工艺 1.1 SiC单晶碳化硅早在1842年就被发现了，但直到1955年，飞利浦（荷兰）实验室的Lely 才开发出生长高品质碳化硅晶体材料的方法。到了1987年，商业化生产的SiC衬底进入市场，进入21世纪后，SiC衬底的商业应用才算全面铺开。碳化硅分为立方相（闪锌矿结构）、六方相（纤锌矿结构）和菱方相3大类共260多种结构，目前只有六方相中的4H-SiC、6H-SiC才有商业价值，美国科锐（Cree）等公司已经批量生产这类衬底。立方相（3C-SiC）还不能获得有商业价值的成品。 SiC单晶生长经历了3个阶段, 即Acheson法、Lely法、改良Lely法。利用SiC 高温升华分解这一特性，可采用升华法即Lely法来生长SiC晶体。升华法是目前商业生产SiC单晶最常用的方法，它是把SiC粉料放在石墨坩埚和多孔石墨管之间，在惰性气体（氩气）环境温度为2 500℃的条件下进行升华生长，可以生成片状SiC晶体。由于Lely法为自发成核生长方法，不容易控制所生长SiC晶体的晶型，且得到的晶体尺寸很小，后来又出现了改良的Lely法。改良的Lely法也被称为采用籽晶的升华法或物理气相输运法 (简称PVT法)。PVT法的优点在于：采用 SiC籽晶控制所生长晶体的晶型，克服了Lely法自发成核生长的缺点，可得到单一晶型的SiC单晶，且可生长较大尺寸的SiC单晶。国际上基本上采用PVT法制备碳化硅单晶。目前能提供4H-SiC晶片的企业主要集中在欧美和日本。其中Cree产量占全球市场的85%以上，占领着SiC晶体生长及相关器件制作研究的前沿。目前，Cree的6英寸SiC晶片已经商品化,可以小批量供货。此外，国内外还有一些初具规模的SiC晶片供应商，年销售量在1万片上下。Cree生产的SiC晶片有80%以上是自己消化的，用于LED衬底材料，所以Cree是全球

碳化硅项目年终总结报告

碳化硅项目年终总结报告一、碳化硅宏观环境分析二、2018年度经营情况总结三、存在的问题及改进措施四、2019主要经营目标五、重点工作安排六、总结及展望

尊敬的xxx投资公司领导：近年来，公司牢固树立“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，以提高发展质量和效益为中心，加快形成引领经济发展新常态的体制机制和发展方式，统筹推进企业可持续发展，全面推进开放内涵式发展，加快现代化、国际化进程，建设行业领先标杆。初步统计，2018年xxx投资公司实现营业收入5564.24万元，同比增长33.69%。其中，主营业业务碳化硅生产及销售收入为4676.68 万元，占营业总收入的84.05%。一、碳化硅宏观环境分析（一）中国制造2025 高质量发展是投入产出效率和经济效益不断提高的发展。高质量发展的重要标志，是不断提高劳动、资本、土地、资源、环境等要素的投入产出效率和微观主体的经济效益，并表现为企业利润、职工收入、国家税收的持续增加和劳动就业不断扩大。对照经济高质量发展要求，关键在于推动工业高质量发展，而解决我市工业发展现状问题，根本出路也在于推动工业高质量发展。我市如何发挥得天独厚的区位优势、丰富多样的资源优势、多重叠加的政策优势、互联互通的交通

优势、山清水秀的生态优势，在民族团结、社会安定的发展环境中，在多年以来工业发展积累的良好基础上，进一步满足广阔的市场需求，推动工业高质量发展，成为摆在我们面前的重大课题和历史使命。（二）工业绿色发展规划发展循环经济是我国的一项重大战略决策，是落实推进生态文明建设战略部署的重大举措，是加快转变经济发展方式，建设资源节约型、环境友好型社会，实现可持续发展的必然选择。近年来，我市大力推动循环经济发展，循环经济理念进一步确立，产业体系逐步完善，发展水平不断提高，经济、社会和环境效益进一步显现。“十三五” 时期，是我市全面贯彻落实党的十八大和十八届五中全会关于生态文明建设的战略部署，建设经济强、百姓富、环境美、社会文明程度高新我的重要时期，是高水平全面建成小康社会的决胜阶段，随着工业化、城镇化和农业现代化持续推进，发展循环经济的要求更为迫切。（三）xxx十三五发展规划新兴产业继续保持全球产业的增长极优势，增速保持在7.5%以上。发达国家新兴产业间的竞争由传统的主导行业及其产品的规模与市场竞争，转变为细分领域的技术突破挖掘与掌控发展主导权的争夺，世界各国选择符合本国产业基础条件且具有全球产业引领效应的新兴产

碳化硅工艺过程简述

碳化硅磨料通常以石英、石油焦炭为主要原料。它们在备料工序中经过机械加工，成为合适的粒度，然后按照化学计算，混合成为炉料。磨料调节炉料的透气性，在配炉料时要加适量的木屑。制炼绿碳化硅时，炉料中还要加适量的食盐。炉料装在间歇式电阻炉内。电阻炉两端是端墙，近中心处有石墨电极。炉芯体即连于两电极之间。炉芯周围装的是参加反应的炉料，外部则是保温料。制炼时，电炉供电，炉芯体温度上升，达到2600~2700℃。电热通过炉芯表面传给炉料，使之逐渐加热，达到1450℃以上时，即发生化学反应，生成碳化硅，并逸出一氧化碳。随着时间的推移，炉料高温范围不断扩大，形成的碳化硅也越来越多。它在炉内不断形成，蒸发移动，结晶长大，聚集成为一个圆筒形的结晶筒。结晶筒的内壁因受高温，超过2600℃的部分就开始分解。分解出的硅又与炉料中的碳结合而成为新的碳化硅。炉自送电初期，电热主要部分用于加热炉料，而用以形成碳化硅的热量只是较少的一部分。送电中期，形成碳化硅所用的热量所占比例较大。送电后期，热损失占主要部分。调整送电功率与时间的关系，优选出最有利的停电时间，以期获得最好的电热利用率。大功率电阻炉通常选择送电时间在24小时左右，以利作业安排。在此基础上，调整电炉功率与炉子规格的关系。电阻炉送电过程中，除了形成碳化硅这一基本反应外，炉料中各种杂质也发生一系列化学的和物理的变化，并发生位移。食盐亦然。炉料在制炼过程中不断减少，炉料表面变形下沉。反应所形成的一氧化碳则弥漫于大气中，成为污染周围大气的有害成分。停电后，反应过程基本结束。但由于炉子很大，蓄热量就很大，一时冷却不了，炉内温度还足以引起化学反应，因此，炉表面仍继续有少量一氧化碳逸出。对于大功率电炉来说，延续的残余反应可达3~4小时。这时的反应比起送电时的反应来说，是微不足道的。但因为当时炉表面温度已经下降，一氧化碳燃烧更不彻底。从劳动保护角度来说，仍应予以足够重视。停电后经过一段时间冷却，就可以拆除炉墙，然后逐步取出炉内各种物料。制炼后炉内的物料，从外到里，构成下列各物层：（1）未经反应的物料这部分炉料在制炼时未达到反应温度，因而不起反应，只起保温作用，它在炉中所占的位置叫保温带。保温带炉料与反应带炉料的配制方法、制炼后该部位炉料的利用方法不尽相同。有一种工艺方法，在保温带的特定区域内装炉时装以新料，制炼后取出配到反应料中去，这就叫做焙烧料。若将保温带上未反应的料经再生处理，稍加焦炭及适量木屑，配制成保温料重新利用，就称之为乏料。（2）氧碳化硅层

国内外碳化硅的研究和发展、

摘要：随着工业的发展和科学技术的进步，碳化硅的非磨削用途在不断扩大，在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品，如垫板、出铁槽、坩锅熔池等；在冶金工业上作为炼钢脱氧剂，可以节电，缩短冶炼时间，改善操作环境；在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒。碳化硅的烧结制品可作固定电阻器，在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。SiC由于具有优良的耐高温、耐磨耗、耐腐蚀及高的热传导性能，近年来受到人们极大关注。作为一种新型的非氧化物精细陶瓷材料，其研究与应用均取得了长足的发展。关键词：碳化硅，结构，粉体合成，碳化硅制品正文：一、SiC的结构 SiC晶型结构有αβ型二种，α型为六方晶型，β型为立方晶型。α型SiC 的分解温度在2400度左右，称为高温异形体2在温度低于2000度时，SiC以β型方式存在，称为低温异形体。立方晶型的β—SiC可在1450度左右由简单的硅和碳混合物制得，温度高时β—SiC 会转相生成α—SiC。SiC没有一个固定的熔点，在密堆积系中，在1bar 总压力下，约在! 0.3!时分解成石墨和富硅熔融物，此温度是形成SiC晶体的最高温度。在松散的堆积系中，SiC在2300度左右开始分解，形成气态硅和石墨残余物。二、SiC粉体的制作方法 SiC粉体的制作方法大体可分为两大类。一是把由固相得到的粗粒子进行粉碎的分解方法；另一类是用气相法等直接合成SiC 细粉末的聚集方法。这两大类方法根据原料的种类和加热方式的不同，又被分成几种。（1）A cheson法这是一种最古老的工业化生产SiC的方法，把硅石和焦炭进行混合作为原料，充填在石墨炉芯的周围，给炉芯通电加热，使炉芯周围温度达2500度以上，反应生成物在此温度下反复进行再结晶，就得到了从晶粒成长起来达数cm厚度的α—

碳化硅性能与碳化硅生产工艺

碳化硅性能与碳化硅生产工艺天然的碳化硅很少，工业上使用的为人工合成原料，俗称金刚砂，是一种典型的共价键结合的化合物。碳化硅是耐火材料领域中最常用的非氧化物耐火原料之一。（1）碳化硅的性质：碳化硅主要有两种结晶形态：b-SiC 和 a-SiC。b-SiC 为面心立方闪锌矿型结构，晶格常数 a=0.4359nm。a-SiC 是 SiC 的高温型结构，属六方晶系，它存在着许多变体。碳化硅的折射率非常高，在普通光线下为 2.6767~2.6480.各种晶型的碳化硅的密度接近， a-SiC 一般为3.217g/cm3，b-SiC 为 3.215g/cm3.纯碳化硅是无色透明的，工业 SiC 由于含有游离 Fe、Si、C 等杂质而成浅绿色或黑色。绿碳化硅和黑碳化硅的硬度在常温和高温下基本相同。SiC 热膨胀系数不大，在25~1400℃平均热膨胀系数为 4.5×10-6/℃。碳化硅具有很高的热导率，500℃时为 64.4W/ (m·K)。常温下SiC 是一种半导体。碳化硅具有耐高温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀和质量轻的特点。碳化硅在高温下的氧化是其损害的主要原因。（2）碳化硅的合成： ①碳化硅的冶炼方法，合成碳化硅所用的原料主要是以 SiO2 为主要成分的脉石低档次的碳化硅可用低灰分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。碳化硅有黑、绿两种。冶炼绿碳化硅时要求硅质原料中 SiO2 含量尽可能高，杂质含量尽量低。生产黑碳化硅时，硅质原料中的 SiO2 可稍低些。对石油焦的要求是固定碳含量尽可能高，灰分含量小于 1.2%，挥发分小于 12.0%，石油焦的粒度通常在 2mm 或 1.5mm 以下。木屑用于调整炉料的透气性能，通常的加入量为 3% ~5%（体积）。食盐仅在冶炼绿碳化硅时使用。硅质原料与石油焦在 2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化硅：SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj CO 通过炉料排出。加入食盐可与 Fe、Al 等杂质生成氯化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体，便于CO 气体排出。碳化硅形成的特点是不通过液相，其过程如下：约从 1700℃开始，硅质原料由砂粒变为熔体，进而变为蒸汽（白烟）；SiO2 熔体和蒸汽钻进碳质材料的气孔，渗入碳的颗粒，发生生成 Sic 的反应；温度升高至1700~1900℃时，生成 b-SiC；温度进一步升高至 1900~2000℃时，细小的 b-SiC 转变为 a-SiC，a-SiC 晶粒逐渐长大和密实；炉温再升至 2500℃左右，SiC 开始分解变为硅蒸汽和石墨。大规模生产碳化硅所用的方法有艾奇逊法和ESK 法。艾奇逊法：传统的艾奇逊法电阻炉的外形像一个长方形的槽子，它是有耐火砖砌成的炉床。两组电极穿过炉墙深入炉床之中，专用的石墨粉炉芯体配置在电极之间，提供一条导电通道，

关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明

关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明特陶领域的多数专家认为国内特陶产品质量提升不上去，很大程度与特陶粉体的制备水平有关系。“巧妇难为无米之炊”，当然没有好“米”，也烧不出“好饭”出来。有关于烧结碳化硅的话题，小编今天想跟大家聊一聊。烧结碳化硅有哪些分类呢？看文章吧！烧结碳化硅分类：（1）无压烧结无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98

的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。（2）热压烧结不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.360docs.net/doc/9d3183269.html,nge研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。 (3)反应烧结反应烧结SiC又称自结合SiC, 是由a- SiC粉和石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反

碳化硅生产线改造新建立方碳化硅生产线项目建议书

“四高”碳化硅生产线改造新建立方碳化硅生产线项目建议书青海中瑞碳化硅有限公司二零一三年三月

“四高”碳化硅生产线改造和新建立方碳化硅生产线项目建议书一、项目背景青海中瑞碳化硅有限公司碳化硅冶炼项目是2008年青洽会的招商引资项目，截止目前我公司累计已完成固定资产投资3772万元，建成两条12500KVA 冶炼生产线，达产情况下年可冶炼黑碳化硅原块2.5-3万吨，但因生产技术落后，产品结构单一，已不能适应市场的需要，企业的生存和发展面临巨大压力。为此，我公司积极响应青海省关于“调结构、转方式、保增长、促发展”号召，并根据对市场的全面了解，经多方努力，我们寻求同对碳化硅生产应用有着近20年研究历史且拥有近十项碳化硅产业相关发明专利的西安科技大学博尔科技有限公司合作，引进其先进的生产技术，投资改造现有的碳化硅生产线，改变传统碳化硅生产方式，兴建更高效节能、无三废排放的四高（高纯度、高密度、高结晶性和高均匀性）碳化硅生产线以及具有世界领先技术的立方碳化硅生产线项目。该项目以公司原冶炼生产线为基础，将两条生产线的主设备进行集并整合，建成一条25000KVA的大型碳化硅生产线，该生产线同时也将气体回收及余热利用技术整合起来，以达到节能减排的效果。在改造传统碳化硅生产线的同时新建一条具有世界先进水平的年产500-1000吨立方碳化硅的生产线。四高SiC简介:碳化硅（SiC)材料自诞生之日起就承担了人类社会发展进步的重大使命，被美誉为工业牙齿的碳化硅经过近几十年的发展，已经被广泛应用到冶金、机械、石油、化工、建筑、电子、能源、国防、航空、航天等领域。碳化硅材料的产品类型有：由天然石英和石油焦或煤炭制成的碳化硅结晶块；由结晶块加工而成的各种碳化硅砂；由碳化硅砂加工而成的各种碳化硅微粉；由碳化硅砂或微粉加工而成的各种碳化硅陶瓷制品(包括各种耐火材料)。 SiC具有抗氧化性强，硬度高，耐磨性好，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震、耐化学腐蚀、半导电特性等优良性能。碳化硅砂被用作各种研磨、切削和抛光材料或普通耐火材料的原料。碳化硅微粉被用于各种精细研磨、抛光、涂层、填料

碳化硅微粉市场

碳化硅微粉市场来源：全球光伏网/光伏信息报作者:王洁时间：2011-10-26 光伏晶硅片切割是目前供料器线切割微分最大的市场，而碳化硅微粉作为晶硅片切割很重要的一种辅料，其市场需求随着光伏行业的发展一直保持着旺盛的增长势头。光伏晶硅片切割是目前供料器线切割微分最大的市场，而碳化硅微粉作为晶硅片切割很重要的一种辅料，其市场需求随着光伏行业的发展一直保持着旺盛的增长势头。然而进入5月份以来，碳化硅微粉市场价格开始松动，产品需求锐减，企业都不同程度的受到了影响。本期笔者通过调研将对以下问题进行解答：企业怎样看待目前的碳化硅市场？行业间的竞争是否是导致这次市场波动的诱因？碳化硅微粉的价格又会如何变化？未来的碳化硅微粉市场将朝向哪个方向发展？行业人士曾这样说过：“碳化硅微粉是光伏企业手中的刀具，谁拥有了最好的刀具，谁就占有了最好的切割先机”。从这句话中不难看出碳化硅微粉在切片行业中的地位是举足轻重的。随着光伏行业的迅猛发展，该产业对于硅片的需求日渐升温，数量越来越大，而碳化硅微粉做为生产晶硅片的重要辅料，对其需求量自然也日益增加。国内碳化硅微粉主要分为黑碳化硅微粉和绿碳化硅微粉两类，由于黑碳化硅微粉和绿碳化硅微粉的工艺和成分有区别，致使市场上对于这两种产品的需求也不相同。目前国内主要还是以绿碳化硅微粉为主，因为它本身的特质决定了其更适合用于光伏、半导体晶硅片的切割刃料环节，所以绿碳化硅微粉的使用量要高于黑碳化硅微粉。我国是碳化硅生产和出口大国，2009年碳化硅总产量达53万吨多，占全球总量的56.3%，居世界第一。2010年碳化硅总产量达70万~80万吨，截至目前，2011年的碳化硅产量已达到30万~40万吨。四种因素致使市场状况不乐观受光伏行业不景气的影响，碳化硅微粉这一备受青睐的产业，在进入5月份后出现了疲软，碳化硅微粉市场开始出现价格松动、需求锐减的态势，很多碳化硅企业在产值和产品价格上都受到了不同程度的影响。在调查中，有个别厂家反映，目前的碳化硅微粉市场需求不乐观，价格又太低，有点儿2008年经济危机的味道。到底是什么原因造成目前的碳化硅微粉市场需求疲软？笔者为此采访了几家规模不同的企业，看企业如何看待目前的市场现状。国内最大的碳化硅微粉制造企业之一——江苏大阳微粉科技有限公司经理陈栋针认为，市场上的新砂供过于求，市场对碳化硅微粉的需求出现锐减，多半是由于企业盲目扩产以及切割刃料的回收循环再利用造成的。从近期来看，实力强大的碳化硅微粉企业不会受到太大的影响，这些企业对于碳化硅市场还是很有信心的。江苏大阳公司只是在价格上稍有变动，在产量上还是保持着全年10万吨的生产计划，没有减少，目前该公司的碳化硅微粉产量达到6万吨。江阴巨能微粉科技有限公司年产碳化硅微粉10000吨左右。巨能公司市场部杨一透露：“进入5月份以来碳化硅市场行情冷淡，价格松动的主要原因还是受光伏行业整体不景气的影响。”毕竟绿碳化硅微粉是得益于光伏行业的崛起而兴起的，所谓牵一发而动全身,目前的局势便是如此。碳化硅微粉作为辅料主要用于晶硅片切割，所以市场对晶硅片需求量的大小牵动着碳化硅微粉的市场走势。据了解，市场下滑让企业总产量下降，企业生存面临很大的困境，“我们的下游客户因为生意难做，出现拖欠资金的情况，这无疑让我们的处境雪上加霜”！河南新密市碳化硅厂属于碳化硅企业中的中小企业，年生产绿碳化硅微粉10000吨，黑碳化硅微粉8000吨，该公司驻佛山办事处市场部经理李洁表示：“今年的市场让人很费解，变化太大了，而且总是忽高忽低。“5月份之前，碳化硅微粉的市场销量一直不错，进入5月份后客户的订单忽然少了很多。此外，由于碳化硅微粉价格持续走低，很多下游小厂家担心货到手后价格会继续下降，害怕不但没有赚到钱反而赔了，所以他们大都不敢进货，这种心理造成公司产品销路不是很好。事实证明，下游厂家的担心并不是没有道理的。现在新密市碳化硅厂已经受到了影响，只能通过对碳化硅微粉减产来确保公司能度过这场市场危机。无独有偶，临沂市金蒙碳化硅有限公司市场部人员对目前的市场形势也表达了同样的看法：“5月份之后的碳化硅微粉市场不景气，且在短期内市场不是很乐观，我们公司也受到了影响。”

碳化硅陶瓷

太原工业学院 2015/2016学年第一学期《特种陶瓷》课程论文题目：碳化硅陶瓷的工艺与发展方向班级： 122073219 姓名：刘鑫泽学号： 19

1 前言随着科技的发展，人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能，已经在许多领域大显身手，并且已经收到人们的高度重视。 2 晶体结构 SiC是共价键很强的化合物，SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。 SiC具有α和β两种晶型。β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系，Si和 C 分别组成面心立方晶格；α-SiC纤锌矿型结构，六方晶系。存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中， 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在温度低于1600℃时，SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时，β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。4H- SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H- SiC，即使温度.超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。[1] 3 性能与应用 3.1 性能 (1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。 (2)硬度高，耐磨性能好。 (3)SiC具有宽的能带间隙。 (4)优良的导电性。 (5)热稳定性好，高温强度大。 (6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。[4] 3.2 应用碳化硅的最大特点是高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，其热传导能力很强，仅次子氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模

碳化硅陶瓷工艺流程

碳化硅（SiC）陶瓷，具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此，已经在石油、化工、机械、航天、核能等领域大显身手，日益受到人们的重视。例如，SiC陶瓷可用作各类轴承、滚珠、喷嘴、密封件、切削工具、燃汽涡轮机叶片、涡轮增压器转子、反射屏和火箭燃烧室内衬等等。 SiC陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC 不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。 SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。现就SiC陶瓷的生产工艺简述如下：一、SiC粉末的合成： SiC在地球上几乎不存在，仅在陨石中有所发现，因此，工业上应用的SiC粉末都为人工合成。目前，合成SiC粉末的主要方法有： 1、Acheson法：这是工业上采用最多的合成方法，即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有Al和Fe等杂质，在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中，杂质少的呈绿色，杂质多的呈黑色。 2、化合法：在一定的温度下，使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的β－SiC粉末。 3、热分解法：使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200～1500℃的温度范围内发生分解反应，由此制得亚微米级的β－SiC粉末。

年产3600吨碳化硅微粉生产线可行性研究报告

碳化硅微粉生产线建设项目可行性研究报告

目录目录 (1) 第一章总论 (3) 第二章xx市场分析 (10) 第三章厂址选择 (13) 第四章产品质量及生产工艺 (16) 第五章工程建设方案 (19) 第六章节能 (24) 第七章环境保护 (25) 第八章企业组织和劳动定员 (27) 第九章项目建设进度 (29) 第十章资金筹措 (30) 第十一章经济效益分析 (31) 第十二章结论和建议 (35)

第一章总论 1.1项目名称年产3600吨碳化硅微粉生产线 1.2项目建设规模年产3600吨碳化硅微粉 1.3项目承办单位概况项目承办单位:xx市中奥磨料有限公司项目法人代表: 该公司是经: xx市工商局批准成立的有限公司，注册资金为人民币50万元，主要从事磨料磨具的生产和销售，主导产品为碳化硅微粉。 1.4 项目建设地址城关镇龙山大道东段路南 1.5项目可研编制单位编制单位：xx县工程咨询有限公司资质编号: 工咨丙 1.6 项目建设背景和必要性 1.6.1项目建设的背景和xx市场分析碳化硅是以硅石和无烟煤或石油焦碳为主要原料，在高温电阻炉里形成，呈黑色或绿色。它的特点是脆而锋利，具有高温热稳定性、高热传导性、耐酸碱腐蚀性、低膨胀系数、抗热震好等等一系列的优良性能。碳化硅及其精细微粉制品主要用作耐火材料的原料、钢铁冶炼中的还原剂，还可用其制作磨具，适用于磨削低强度材料，如橡胶、塑料、木材等软性材料；也适用于磨削铸铁、玻璃、陶瓷等材料。因其良好的导电性能，碳化硅已经被开发用于制作芯片、蓝紫光发光二级管的基底；目前美国海军正

在把碳化硅应用于许多先进的军用电子系统，例如海军的高性能雷达系统等。近年来，中国是碳化硅及其微粉制品生产大国和出口大国，碳化硅年产量约600,000t左右，国内生产碳化硅的冶炼工厂主要集中在电力资源相对比较便宜和供电比较充足的西北地区，如宁夏、甘肃、青海、四川和新彊等省，而制粒和制粉的生产厂家主要集中在xx、山东、江苏连云港等省、xx市。其中：宁夏是碳化硅原料块生产大省，年产能力达150,000-180,000t 左右，厂家有宁夏天能天昊、宁夏辛迪电力等企业；甘肃碳化硅产能在120,000-150,000t，全国最大的碳化硅生产企业——兰州河桥硅电资源有限公司就位于甘肃省，产能达到100,000t；青海碳化硅产能在80,000-100,000t左右，最大的生产厂家是青海芳盛磨料磨具有限公司，产能达到25,000t。受出口许可证限制,其中40%左右出口到世界各地，主要出口国为美国和日本。从产品类型来看，冶金、耐火材料工业的用量在增长，而磨料工业的用量在减少。碳化硅及其微粉制品的销售行业比例：耐火及铸造占65%；磨料及陶瓷行业占25%；电子及其它占10%。 2007年碳化硅及其微粉制品国内xx市场在电价和需求旺盛的推动下，销售量和价格都在稳步上升，出现供不应求的局面。同时由于许可证价格稳定和xx市场需求旺盛，碳化硅微粉制品出口价格也一路走高，但碳化硅出口xx市场虽然也有所增长，但增幅有限。从内需方面来看，据专家预测，2008年中国GDP的增长幅度在9%左右，其上游行业如钢材xx市场和机械、电子、建材等行业仍将保持相当的发展速度，尤其是钢材的xx市场的需求仍然将保持较高的增长势头，这必然会拉动以上行业的原材料之一的碳化硅及其微粉xx市场的需求增长，内销的比例将大幅上升。随着我国微粉xx市场的迅速发展，除用于研磨，抛光使用领域外，在工程陶瓷、高耐火材料窑具、电子工程材料，光优产业等用

碳化硅颗粒增强铝基复合材料

碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 是目前普遍公认的最有竞争力的金属基复合材料品种之一。尽管其力学性能尤其是强度难与连续纤维复合材料相匹敌, 但它却有着极为显著的低成本优势, 而且相比之下制备难度小、制备方法也最为灵活多样, 并可以采用传统的冶金工艺设备进行二次加工, 因此易于实现批量生产。冷战结束后的20 世纪90 年代, 由于各国对国防工业投资力度的减小, 即使是航空航天等高技术领域, 也越来越难以接受成本居高不下的纤维增强铝基复合材料。于是, 颗粒增强铝基复合材料又重新得到普遍关注。特别是最近几年来, 它作为关键性承载构件终于在先进飞机上找到了出路, 且应用前景日趋看好, 进而使得其研究开发工作也再度升温。碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要由机械加工和热处理再结合其的性质采用一定的方法制造。如铸造法、粘晶法和液相和固相重叠法等。碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其中碳化硅是用石英砂、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，再和增强颗粒铝复合而成，增强颗粒铝在基体中的分布状态直接影响到铝基复合材料的综合性能,能否使增强颗粒均匀分散在熔液中是能否成功制备铝基复合材料的关键,也是制备颗粒增强铝基复合材料的难点所在。纳米碳化硅颗粒分布的均匀与否与颗粒的大小、颗粒的密度、添加颗粒的体积分数、熔体的粘度、搅拌的方式和搅拌的速度等因素有关。纳米颗粒铝

的分散的物理方法主要有机械搅拌法、超声波分散法和高能处理法。对复合材料铸态组织的金相分析表明，碳化硅复合材料挤压棒实物照片颗粒在宏观上分布均匀，但在高倍率下观察，可发其余代表不同粒度、含量的复台材料现SiC颗粒主要分布在树枝问和最后凝固的液相区，同时也有部分SiC颗粒存在于初生晶内部，即被初生晶所吞陷。从凝固理论分析，颗粒在固液界面前沿的行为与凝固速度、界面前沿的温度梯度及界面能的大小有很大关系，由于对SiC颗粒的预处理有效地改善了它与基体合金的润湿性，且在加入半固态台金浆料之前的预热温度大大低于此时的合金温度，故而部分SiC颗粒就可能直接作为凝固的核心而存在于部分初生晶的内部，但是太多数SiC在枝晶相汇处或最后凝固的液相中富集，这便形成了上述的组织形貌。金属中弥敷分布的铝对金属中的品界运动，位错组态及位错运动都有响．纳米碳化硅颗粒增强复合材料具有细小而均匀的组织其原因应该是细小而均匀分布的纳米颗粒高教率地占据空间，颗粒间距较小．有效地控制晶粒的长大；微米碳化硅颗粒增强复台材料中．颗粒尺寸较大，它在空间的分布间距也较大，由于基体热膨胀系数的差异而引起的局部应力也越大，造成了颗粒附近与远离颗粒处基体状态的差异．这种差异是造成微米颗粒增强复合材料组织不均匀的原因。碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天工程应用；1、在惯导系统中的潜在应用；在我国自行研制的诸多型号机载、弹载惯性导航系统中, 不同程度地存在着现用的铸造铝合金结构件比刚度不足、热