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碳化硅粉末应用、生产及抗氧化性能
- 2020-09-15-

  碳化硅粉末应用:碳化硅是碳化硅和碳化硅的唯一化合物,它最初是由沙子和碳的高温电化学反应产生的。碳化硅是一种优良的磨料,生产制造砂轮和其他磨料产品已有一百多年的历史。

  如今,这种材料已发展成为一种具有良好机械性能的高质量工业级陶瓷。它被用于磨料、耐火材料、陶瓷和许多高性能应用。这种材料还可以制成导电体,并应用于电阻加热、火焰点火器和电子元件。结构和磨损应用不断发展。

  碳化硅是由碳原子和硅原子组成的四面体(结构),在晶格中具有很强的键。这就产生了一种非常坚硬的材料。碳化硅在800°C以下不会受到任何酸、碱或熔盐的侵蚀。在空气中,SiC在1200°C下形成一层保护性的氧化硅涂层,可在1600°C温度下使用。高导热系数、低热膨胀和高强度使该材料具有优异的抗热震性能。含少量或不含晶界杂质的碳化硅陶瓷在非常高的温度下保持其强度,接近1600°C,没有强度损失。化学纯度、耐高温化学腐蚀性和高温下的强度保持性使这种材料在半导体炉中作为晶圆托盘支撑和桨叶非常受欢迎。

  碳化硅生产:碳化硅粉末主要是通过传统的艾奇逊法生产的,其中使用两个大石墨电极将生石油焦和砂的反应混合物加热到2500℃。碳化硅产品通常以大块的形式破碎、分选、压碎、碾磨,并分为不同的尺寸,以获得商业级的碳化硅粉末。

  制作碳化硅粉末的碳化硅纤维是通过有机硅聚合物(如聚碳硅烷)的热解而制成的,并且是商业上可买到的。简而言之该工艺包括在约300°C下熔融纺丝聚碳硅烷,在110-200°C温度下与热氧化反应解冻,然后在1000-1500°C,惰性气体流动。尼卡隆纤维以其优异的力学性能而闻名于世陶瓷基复合材料。

  然而,近年来,纤维的含氧量大大降低。目前,大部分碳化硅纤维增强CMC的研制工作是采用高镍碳化硅纤维。另一种生产sic纤维的方法是通过CVD方法。在这个过程中,碳化硅是从气相沉积在钨丝作为基底。

  碳化硅晶须几乎是单晶体,采用不同的方法(包括加热焦化稻壳、反应)来制备(生长)SiC晶须硅和碳的反应,碳化硅粉末的升华。在某些情况下,例如在某些情况下使用的是第三种元素。

  添加到反应材料中以促进SiC晶体的沉淀。在这种安排下,SiC晶须的生长机理被称为汽液固(MLS)机理。碳化硅晶须直径在微米级,在长度。目前,市面上可以买到的碳化硅晶须是用稻壳法生产的,晶须的生长主要是由于缺乏催化剂而产生的机理。

  碳化硅的抗氧化性能:SiC的抗氧化性在很大程度上取决于其在16℃以下的抗氧化性孔隙率和颗粒大小决定了暴露在氧气中的表面积。表面积越大,氧化速率越高。