碳化硅陶瓷
冶金行业耐火材料介绍

冶金行业耐火材料介绍冶金行业是制造和加工金属材料的重要行业,其中涉及到高温、高压等极端条件下的工艺过程。
在这些工艺过程中,耐火材料扮演着重要的角色,其质量和性能直接影响到生产工艺和产品质量。
以下是一些常见的冶金行业耐火材料的介绍。
1.碳化硅陶瓷(SiC):碳化硅陶瓷是一种重要的高温耐火材料,在冶金行业应用广泛。
它具有高熔点、高抗氧化性、高抗侵蚀性和优异的机械强度。
碳化硅陶瓷可用于电炉炉衬、炉墙和高温容器等部件。
2.高铝耐火材料:高铝耐火材料是由铝矾土和高岭土等粘结剂加入适量膨胀剂烧制而成。
它具有高抗压强度、高抗侵蚀性和耐高温性能。
高铝耐火材料可用于电炉、转炉、钢包、坩埚和电解槽等冶金设备的内衬。
3.镁铝质耐火材料:镁铝质耐火材料由质量比例适当的氧化镁和氧化铝混合烧结而成。
它具有优异的抗高温性能、抗侵蚀性能和热震稳定性。
镁铝质耐火材料广泛应用于冶金行业中的炉墙、炉顶和闭口等部位。
4.硅酸质耐火材料:硅酸质耐火材料由硅酸铝、硅质等原料经过研磨、混合、成型和煅烧而成。
它具有优异的抗热震性、抗侵蚀性和耐高温性能。
硅酸质耐火材料可用于冶金行业中的炉衬、炉顶和坩埚等部位。
5.硅酸锆陶瓷(ZrSiO4):硅酸锆陶瓷是一种高纯度、高温稳定性和抗侵蚀性能的耐火材料。
它广泛应用于铸造和冶金行业中的炉膛、坩埚和燃烧器等高温装置。
6.铝镁碳砖:铝镁碳砖是一种高性能耐火材料,由高纯度氧化铝、氧化镁和碳素材料等组成。
它具有优异的抗热震性、抗侵蚀性和耐高温性能。
铝镁碳砖可广泛应用于铁炉、转炉和电炉等冶金设备中。
除了上述耐火材料,冶金行业还涉及到其他一些耐火材料的应用,如鳞片石墨、耐火砖和高温浇筑料等。
这些耐火材料在冶金行业中扮演着重要的角色,保障了生产工艺的稳定性和产品质量的提高。
需要注意的是,不同的冶金工艺和设备需要使用不同类型的耐火材料,对材料的性能和质量要求也不同。
因此,在实际应用中,需要根据具体的工艺要求选择合适的耐火材料,并进行合理的维护和保养,以延长其使用寿命和提高生产效益。
国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展

国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展一、本文概述碳化硅陶瓷材料,作为一种高性能的无机非金属材料,因其出色的物理和化学性能,如高强度、高硬度、高热稳定性、良好的化学稳定性以及低热膨胀系数等,在航空航天、汽车、能源、电子等多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面综述国内外碳化硅陶瓷材料的研究现状、发展趋势和应用领域,以期为相关领域的科研人员和技术人员提供有价值的参考。
本文首先回顾了碳化硅陶瓷材料的发展历程,并分析了其独特的物理和化学性质,以及这些性质如何使其在众多领域中脱颖而出。
随后,文章重点介绍了国内外在碳化硅陶瓷材料制备工艺、性能优化、结构设计等方面的研究进展,包括新型制备技术的开发、复合材料的制备与应用、纳米碳化硅陶瓷的研究等。
文章还讨论了碳化硅陶瓷材料在航空航天、汽车、能源、电子等领域的应用现状及未来发展趋势。
通过本文的综述,我们期望能够为碳化硅陶瓷材料的研究与应用提供更为清晰和全面的视角,推动该领域的技术进步和创新发展。
我们也期待通过分享国内外的研究经验和成果,为国内外科研人员和技术人员搭建一个交流与合作的平台,共同推动碳化硅陶瓷材料的发展和应用。
二、碳化硅陶瓷材料的制备技术碳化硅陶瓷材料的制备技术是决定其性能和应用领域的关键因素。
经过多年的研究和发展,目前碳化硅陶瓷的主要制备技术包括反应烧结法、无压烧结法、热压烧结法、气相沉积法等。
反应烧结法:反应烧结法是一种通过碳和硅粉在高温下反应生成碳化硅的方法。
这种方法工艺简单,成本较低,但制备的碳化硅陶瓷材料致密度和性能相对较低,主要用于制备大尺寸、低成本的碳化硅制品。
无压烧结法:无压烧结法是在常压下,通过高温使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应,实现烧结致密化。
这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有较高的致密度和优良的力学性能,但烧结温度较高,时间较长。
热压烧结法:热压烧结法是在加压和高温条件下,使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应,实现快速烧结致密化。
这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有极高的致密度和优异的力学性能,但设备成本高,生产效率较低。
陶瓷与碳化硅硬度

陶瓷与碳化硅硬度陶瓷与碳化硅是两种在工业及日常生活中广泛应用的无机非金属材料。
它们在硬度上有着显著的区别,这种区别主要来源于它们的成分、晶体结构以及制造工艺的不同。
本文将深入探讨陶瓷与碳化硅的硬度特性及其背后的科学原理。
一、陶瓷的硬度陶瓷是一种由无机非金属材料制成的固体,它通常是通过高温处理原料粉末而得到的。
陶瓷的硬度因其成分和制造工艺的不同而有所变化。
一般来说,陶瓷的硬度较高,仅次于金刚石和一些特殊的硬质合金。
这是因为陶瓷材料中的原子间结合力非常强,使得其晶体结构非常稳定,从而赋予了陶瓷高硬度的特性。
然而,陶瓷的硬度也受到其脆性的影响。
尽管陶瓷具有很高的硬度,但它也相对较脆,容易受到冲击或振动而破裂。
这是因为陶瓷的晶体结构在受到外力作用时,很难发生塑性变形来吸收能量,从而导致陶瓷材料容易发生断裂。
二、碳化硅的硬度碳化硅(SiC)是一种由硅和碳元素组成的化合物,它以其优异的物理和化学性能而著称。
碳化硅的硬度非常高,仅次于金刚石,是已知最硬的材料之一。
这种高硬度主要归功于碳化硅的强共价键结构。
在碳化硅晶体中,每个硅原子都与四个碳原子通过强共价键相连,形成了一个非常稳定的三维网络结构。
这种结构使得碳化硅具有极高的硬度和耐磨性。
与陶瓷相比,碳化硅不仅硬度更高,而且具有更好的韧性。
尽管碳化硅也是一种脆性材料,但它在受到外力作用时,能够在一定程度上发生塑性变形来吸收能量,从而提高了其抗冲击和抗振动的能力。
这使得碳化硅在一些对材料性能要求极高的领域,如航空航天、汽车制造和机械加工等,具有广泛的应用前景。
三、陶瓷与碳化硅硬度的比较陶瓷和碳化硅在硬度上的区别主要体现在以下几个方面:硬度值:碳化硅的硬度高于大多数陶瓷材料。
这主要归功于碳化硅的强共价键结构和稳定的三维网络。
而陶瓷的硬度虽然也较高,但相对于碳化硅来说稍逊一筹。
韧性:尽管陶瓷和碳化硅都属于脆性材料,但碳化硅在韧性方面表现更好。
碳化硅能够在一定程度上发生塑性变形来吸收能量,从而提高其抗冲击和抗振动的能力。
碳化硅陶瓷工艺流程

碳化硅陶瓷工艺流程概述碳化硅陶瓷是一种高性能材料,具有优异的耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性。
它在许多工业领域,如电子、化工、航空等都有广泛应用。
本文将介绍碳化硅陶瓷的工艺流程,包括原材料准备、成型加工、烧结处理等过程。
原材料准备碳化硅陶瓷的主要原材料是碳化硅粉末。
碳化硅粉末一般由石墨和二氧化硅粉末反应得到。
在准备碳化硅粉末之前,需要对石墨和二氧化硅进行粉碎和筛分,以获得较细的颗粒。
碳化硅粉末的质量对最终产品的性能有很大影响,所以在准备过程中需要控制粉末的粒径和纯度。
通常,采用球磨机对石墨和二氧化硅进行混合、研磨,然后用筛网进行分级,得到所需的碳化硅粉末。
成型加工碳化硅陶瓷的成型加工通常包括压制和注塑两种方法。
压制方法压制是最常用的成型方法之一。
首先,将碳化硅粉末和一定比例的有机添加剂混合,在高速混合机中进行均匀的混合。
然后,将混合料放入压制机中,在高压作用下,使其成型。
压制机通常采用冷压或等静压的方式,以确保成型体的均匀和密实。
注塑方法注塑是一种适用于复杂形状制品的成型方法。
注塑机通过将已经混合的碳化硅粉末和有机增塑剂加热熔融,在一定压力下喷射到模具中。
然后冷却,使其固化成型。
烧结处理烧结处理是碳化硅陶瓷工艺的关键步骤,通过热处理使得成型体形成致密的结构。
预烧结首先,将成型体放入预烧炉中。
在预烧炉中,通过逐渐升温,使得有机物燃烧,碳化硅粒子开始结合。
预烧结的目的是去除有机物,并固化碳化硅。
烧结经过预烧结后,将固化的成型体放入烧结炉中。
烧结炉中会提供高温的环境,使得碳化硅粒子之间发生再结合,形成致密的结构。
通常,烧结温度要高达2000℃以上,以确保碳化硅的高密度和高强度。
退火处理烧结后的碳化硅陶瓷可能存在一些内部应力和缺陷。
为了减少这些应力和缺陷,需要进行退火处理。
退火时,将已经烧结的陶瓷制品放入退火炉中,在一定温度下保持一段时间,然后慢慢冷却。
通过退火,可以提高碳化硅陶瓷的机械性能和热性能。
表面处理表面处理是对已经成型和烧结的碳化硅陶瓷进行的最后一道工序。
碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆

碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆
碳化硅陶瓷是一种具有优异性能的陶瓷材料,它由碳化硅粉末通过高温烧结而成。
碳化硅晶圆则是由单晶碳化硅材料制成的圆片,广泛应用于半导体制造领域。
这两种材料在不同的领域中发挥着重要的作用。
碳化硅陶瓷具有高硬度、高强度和优异的耐磨性,因此被广泛应用于机械工程和矿山行业。
它可以用于制造高温炉具、机械密封件、轴承和切削工具等。
由于碳化硅陶瓷具有优异的耐热性和耐腐蚀性,因此在高温和腐蚀性环境中具有长期稳定的性能。
这使得碳化硅陶瓷在航空航天、能源和化工等领域中得到广泛应用。
碳化硅晶圆是半导体制造过程中不可或缺的材料。
由于碳化硅具有较大的带隙和高热导率,使得碳化硅晶圆在高温、高压和高频电子器件中表现出色。
碳化硅晶圆还具有优异的机械性能和化学稳定性,使其成为制造高功率电子器件和光电子器件的理想材料。
碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆在不同的领域中发挥着重要的作用,但它们的制备过程和应用有所不同。
碳化硅陶瓷主要通过热压烧结或热等静压烧结的方式制备,而碳化硅晶圆则是通过CVD(化学气相沉积)或熔融晶体生长法制备。
这些制备方法保证了碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆的高纯度和均匀性。
总的来说,碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆是一对重要的材料,它们在机
械工程、化工、航空航天和半导体制造等领域中发挥着关键作用。
它们的优异性能和稳定性使得它们成为工业和科技领域中不可或缺的材料。
随着科技的不断进步,碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆的应用前景将更加广阔。
碳化硅陶瓷基板的应用

碳化硅陶瓷基板的应用碳化硅陶瓷基板是一种重要的电子材料,具有广泛的应用领域。
本文将从几个方面介绍碳化硅陶瓷基板的应用。
碳化硅陶瓷基板在电子封装领域具有重要作用。
由于碳化硅陶瓷基板具有优异的导热性能和绝缘性能,能够有效地将电子元器件的热量导出,保持电子元器件的稳定工作温度。
在高功率电子器件封装中,碳化硅陶瓷基板可作为散热底座使用,有效提高器件的散热性能,保证器件的长期稳定工作。
碳化硅陶瓷基板在光电子领域也有广泛的应用。
碳化硅陶瓷基板具有优异的光学性能,可用于制备高功率激光器的基底材料。
碳化硅陶瓷基板的高导热性能和低热膨胀系数,能够有效地降低激光器的工作温度,提高激光器的功率输出和稳定性。
此外,碳化硅陶瓷基板还可用于制备高亮度LED器件,提高LED的发光效率和稳定性。
碳化硅陶瓷基板在半导体加工领域也有重要的应用。
碳化硅陶瓷基板具有优异的化学稳定性和机械强度,可用于制备半导体材料的衬底。
碳化硅陶瓷基板的高热传导性能可提高半导体材料的生长速率和均匀性,从而提高器件的性能和可靠性。
碳化硅陶瓷基板还在化工领域具有广泛的应用。
碳化硅陶瓷基板具有优异的耐腐蚀性和耐高温性能,可用于制备化工设备的内衬和密封件。
碳化硅陶瓷基板的高硬度和耐磨性,使其能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行,提高化工设备的使用寿命和安全性。
碳化硅陶瓷基板在航空航天领域也有重要的应用。
碳化硅陶瓷基板具有优异的耐高温性能和机械强度,可用于制备航空发动机的热隔离材料和结构件。
碳化硅陶瓷基板的低密度和高比强度,能够有效降低航空器的重量,提高航空器的燃油效率和载荷能力。
碳化硅陶瓷基板具有广泛的应用领域。
在电子封装、光电子、半导体加工、化工和航空航天等领域,碳化硅陶瓷基板都发挥着重要作用。
随着科技的不断进步和应用需求的不断增加,碳化硅陶瓷基板的应用前景将更加广阔。
碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆

碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆
碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆是两种不同的产品,它们的主要成分都是碳化硅(SiC),但在制备工艺、微观结构以及应用领域等方面存在显著差异。
碳化硅陶瓷是一种高性能陶瓷,具有优良的常温力学性能,如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数。
此外,它的高温力学性能(如强度、抗蠕变性等)也是已知陶瓷材料中最佳的。
碳化硅陶瓷的制备通常是通过粉末冶金技术,将碳化硅粉末在高温下烧结成块体材料。
由于其出色的性能,碳化硅陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用。
而碳化硅晶圆则是半导体材料的一种,主要用于制造高功率、高频率、高温度的电子器件。
碳化硅晶圆的制备通常是通过化学气相沉积(CVD)等技术在硅片上生长出一层碳化硅单晶薄膜。
与传统的硅晶圆相比,碳化硅晶圆具有更高的禁带宽度、更高的热导率、更高的击穿电场强度等优点,因此在高功率电子器件、高温传感器、光电器件等领域具有广阔的应用前景。
碳化硅陶瓷和碳化硅晶圆虽然都是基于碳化硅材料的产品,但它们的制备工艺、性能特点以及应用领域存在明显的差异。
生产碳化硅陶瓷的设备说明

生产碳化硅陶瓷的设备说明
碳化硅陶瓷是一种重要的陶瓷制品材料,其具有良好的耐热性、耐腐
蚀性、高强度等性能。
使用碳化硅陶瓷可以满足高温、腐蚀性介质、腐蚀
性环境、高压环境等特殊要求。
由于其特殊的性能,碳化硅陶瓷得到了广
泛的应用,可用作化工、冶金、电力、石油、医疗器械、航空航天等行业
的耐腐蚀构件、耐高温构件等。
要生产碳化硅陶瓷,就必须要有一套完善
的设备。
下面介绍一套完整的生产碳化硅陶瓷的设备:
一、原材料粉碎设备:主要由原料筛、料斗、磨机等组成,用于将原
料粉碎成细小的粉末,这样才能满足后续加工要求。
二、颗粒制备设备:主要包括搅拌机、压制水平机、号角机等,用于
将粉碎后的原料混合成颗粒,以供后续加工使用。
三、电火花成型设备:主要由电极成型设备、火花调节器等组成,用
于将颗粒经过电极成型和火花调节处理后,形成所需要的碳化硅陶瓷型材。
四、烧结烧成设备:主要包括烧结窑、烘烤窑、热风炉等设备,用于
将型材经过烧结烧成处理,以形成碳化硅陶瓷制品。
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碳化硅陶瓷【摘要】碳化硅陶瓷是一种极其重要的材料,它在工程领域和各行各业都有广泛的应用。
文章简述了碳化硅陶瓷的发展过程,综述了其在陶瓷球、磨料磨具、碳化硅陶瓷基复合材料以及其他方面的应用。
展望了碳化硅陶瓷在工业领域的应用前景以及高技术碳化硅陶瓷的重要应用,提出发展碳化硅陶瓷生产技术应有紧迫感。
【关键词】碳化硅;陶瓷球;磨料磨具;复合材料Abstract: 碳化硅ceramics is a very important material,it is applied widely in project field and many other industries.The article summarized 碳化硅ceramics' development history and application in ceramic balls,abrasives,碳化硅ceramic matrix composite and other aspects.In addition,碳化硅ceramics' prospective application in the high technology and the importance of high technology 碳化硅ceramics are proposed with impressive sense.Key words: 碳化硅; ceramic balls; abrasives; matrix composite引言21 世纪,随着科学技术的发展,信息、能源、材料、生物工程已经成为当今社会生产力发展的四大支柱,碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、密度小、耐磨性能好、硬度大、机械强度高、耐化学腐蚀等特点[1-2],在材料领域发展迅速。
碳化硅陶瓷因具有密度低、热膨胀系数小、硬度高、耐高温,弹性模量大、耐腐蚀等特点,普遍用于陶瓷球轴承、阀门、半导体材料、陀螺、测量仪、航空航天等领域。
碳化硅陶瓷是从20世纪60 年代开始发展起的,之前碳化硅主要用于机械磨削材料和耐火材料。
世界各国对先进陶瓷的产业化十分重视,现在已经不仅仅满足于制备传统碳化硅陶瓷,生产高技术陶瓷的企业发展更快,尤其是在发达国家。
近几年以碳化硅陶瓷为基地复相陶瓷相继出现,改善了单体材料的韧性和强度。
分析借鉴国外先进陶瓷技术,有助于我国陶瓷产品的发展。
碳化硅主要有四大应用领域,即功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。
文章先从碳化硅的物理化学性质出发,通过对其性质的研究来阐述各个领域碳化硅的应用和产生的意义。
一、碳化硅陶瓷的结构和性能碳化硅陶瓷具有高温强度和抗氧化性好、耐磨性能和热稳定性高、热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好等优点,在航空、航天、汽车、机械、石化、冶金和电子等行业得到了广泛的应用,除了用作研磨剂和耐火材料,碳化硅产品在耐磨损部件和精密加工元件中的应用也逐渐增加。
由于大部分碳化硅制品都属于高附加值产品,市场前景广阔,因此如何获得高密度的碳化硅陶瓷一直是各国科学家密切关注的话题,这使得研究其结构显得很有必要。
对碳化硅结晶结构的研究,揭示出它有许多不同结晶类型。
从理论上讲,碳化硅均由碳化硅四面体堆积而成,所不同的只是平行结合或反平行结合。
碳化硅有75 种变体,如阿尔法碳化硅、贝塔碳化硅、3C-碳化硅、4H-碳化硅、15R -碳化硅等,所有这些结构可分为立方晶系、六方晶系和菱形晶系,其中阿尔法碳化硅、β -碳化硅最为常见。
阿尔法碳化硅是高温稳定型,贝塔碳化硅是低温稳定型。
贝塔碳化硅在2100~2400 ℃可转变为阿尔法碳化硅, 贝塔碳化硅可在1450 ℃左右温度下由简单的硅和碳混合制得。
利用透射电子显微镜和X-射线衍射检测技术可对碳化硅显微体进行多型体分析和定量测定。
碳化硅的硬度相当高,仅次于几种超硬材料,高于刚玉而名列普通磨料的莫氏刻痕硬度为9.2,克氏显微硬度为2200~2800 ㎏/㎜(负荷 100 g)。
值得指出的是,所给范围之所以如此大,这是因为碳化硅晶体的硬度与其晶轴方向有关。
研究材料指出,在一个结晶体内,由于方向不同,最硬的与最软的,其差别可达800㎏/㎜以上。
碳化硅的热态硬度虽然随着温度的升高而下降,但仍比刚玉的硬度大很多。
绿色碳化硅和黑色碳化硅的硬度,不论在常温或是在高温下都基本相同,没有发现本质上的差别;一种含铈的碳化硅,其硬度则略高于一般碳化硅。
碳化硅的机械强度高于刚玉。
如碳化硅的抗压强度为 224兆帕,刚玉为75.7兆帕;碳化硅的抗弯强度为15.5 兆帕刚玉则为8.72 兆帕。
碳化硅颗粒的韧性,通常是用—定数量某种粒度碳化硅颗粒在定型模子中,施加规定压力之后未被压碎的颗粒所占百分率来反映的,它受颗粒形状等许多因素的影响。
二、碳化硅陶瓷的用途所谓性能决定用途,碳化硅的硬度很大,可制备成各种磨削用的砂轮、砂纸和磨料,主要用于机械加工行业。
碳化硅的莫氏硬度为 9.2 ~ 9.6,仅次于金刚石和碳化硼,是一种常用的磨料。
碳化硅磨料的化学成分包括碳化硅、游离碳和 Fe2O3,碳化硅的含量越高,其硬度与磨削性能就越好。
我国工业碳化硅主要作磨料用。
磨料在工业上应用非常广泛,特别是加工高精度的零件或者很硬的零件,磨料磨具必不可少。
对于刀具的刃磨和坚硬材料的切割,砂轮也是必不可少的工具。
碳化硅砂轮是用磨料和结合剂树脂等制成的中央有通孔的圆形固结磨具,它在模具中使用量最大。
碳化硅主要分为黑碳化硅和绿碳化硅两种。
黑碳化硅相对绿碳化硅硬度较低,用来磨硬度较低的材料,如铸铁和非金属材料;绿碳化硅适合磨削硬质合金,光学玻璃、钛合金之类的东西。
还有一种立方碳化硅专用于微型轴承的超精磨,采用 W3.5 立方碳化硅微粉制成的油石对轴(ZGCr15) 超精磨,其粗糙度可由 Ra 0.2 mm 直接磨到 Ra 0.025 mm 以上。
因此,在相同粒度的其他磨料中,立方碳化硅的加工效率最高。
炼钢时通常要使用硅铁脱氧,近代发展了用碳化硅代替硅铁作脱氧剂,炼出的钢质量更好,更经济。
因为用碳化硅脱氧时,成渣少而且很快,有效地减少了渣中某些有用元素的含量,炼钢时间短而成分更好控制。
脱氧剂黑色碳化硅在美国和日本等国家的钢铁工业中用得很普遍。
磨料用或耐火材料用碳化硅在炉中所生成的适合于作脱氧剂的物料,都能全部销售应用于生产而无须回炉,产品综合利用率高,碳化硅生产的经济效果极佳。
在耐磨及高温件方面,利用碳化硅陶瓷的高硬、耐磨损、耐酸碱腐蚀性。
在机械工业、化学工业中用来制备新一代的机械密封材料,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,用于冶金工业窑炉中的高温热交换器等,使用温度可达1300 ℃;用碳化硅砂辊磨米,较之用其他砂辊可提高大米的质量,出米率提高1%~2%,成本下降30%~40%。
用电镀方法将碳化硅微粉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。
用机械压力将立方碳化硅磨粉末W28微粉压入内燃机的汽缸壁上,可延长缸体使用寿命达1倍以上。
使用碳化硅与硼砂的混合物对45#钢收割机刀片进行表面渗硼化学热处理,可使其渗硼层的硬度达到克氏显微硬度 1 800 ~ 2 000 ㎏/㎜,从而使其使用寿命延长数倍。
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机械;还可作为高温热机械用材料。
碳化硅由于具有良好的高温特性,如高温抗氧化、高温强度高、蠕变性小、热传导性好以及密度低,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%, 噪声明显降低。
在军事方面,用碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴,已用于火箭技术中。
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。
一种材料不应该仅仅局限于现在的用途,而是在原有基础上不断开发新的方面。
这样才能保证碳化硅陶瓷的经久耐用性。
碳化硅陶瓷在许多工业领域中的应用显示了其优良的性能,因而引起了人们的普遍重视。
在无机非金属材料领域中碳化硅陶瓷是一个很大的家族,其触角几乎伸遍了所有的工业领域。
但是由于碳化硅陶瓷的难烧结性,因而它的制作工艺复杂和生产成本较昂贵。
由此降低碳化硅陶瓷的烧成温度和寻找新的廉价的生产工艺仍是材料工作者的研究重点,同时挖掘和开发碳化硅陶瓷(粉末)的所有优点造福于人类是我们工作的首要任务。
我们相信碳化硅陶瓷将有广阔的发展和应用前景。
三、碳化硅的烧结无压烧结法是在不额外加压的条件下,在一个标准大气压的惰性气体气氛中进行烧结。
早在1956年,美国的阿里列亚戈 RA等人就发现B在热压烧结碳化硅中具有促进烧结致密化的作用,此后,Al、Fe、Cr、Ca、Ni、Al+Fe、Zr和Mn 等相继被研究者用作添加剂以促进碳化硅的烧结。
1975年,Approach S等人在碳化硅坯体中加入B和C,通过无压固相烧结成功制备出碳化硅陶瓷。
Approach S等人的实验采用的是高纯的亚微米级贝塔碳化硅粉体,并在其中加入少量的B 和C,他们研究了此系统的很多重要影响因素,证明碳化硅的坯体通过固相烧结致密化,贝塔碳化硅在烧结过程中产生相变并发生晶粒长大,陶瓷的强度主要与断裂源的尺寸有关,在高温下并无明显下降,并且测量了无压烧结碳化硅的断裂能。
由于碳化硅是高熔点的强共价键材料,这项研究立即引起了大量的关注,并且几乎无一例外地被与碳化硅烧结相关的研究论文引用。
在 Approach S 的研究成果发表后不久,人们很快就发现 B 和 C作为添加剂对贝塔碳化硅的烧结促进作用同样适用于阿尔法碳化硅。
此后,在美国、日本等国家大量的相关专利如雨后春笋般涌现,不胜枚举。
由于阿尔法碳化硅粉料的生产成本比贝塔碳化硅粉料低,因此阿尔法碳化硅的烧结制品在碳化硅工业产品中占主导地位。
贝塔碳化硅粉料的性能较高,因此主要用于高性能机械封装等领域。
大部分碳化硅陶瓷的工业产品是用于耐磨材料,其余主要是高温结构材料。