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碳化硅是什么材料

发布时间:2022-03-02 作者:材料类科研服务平台 阅读量:705

碳化硅

碳化硅一直是结构陶瓷使用广泛的材料。诸如相对较低的热膨胀、较高的力-重量半径、高导热性、硬度、耐磨性和耐腐蚀性,以及重要的是在高达 1650°C 的温度下保持弹性阻力等特性,已导致广泛的用途范围。


制造技术

结构用碳化硅可分为:烧结、反应键合、液相和烧结固态。通过反应键合的 SiC4 是一种连续基体的 SiC,其中硅含量为 5% 至 20%,其余部分由金属填充。为了形成这种材料,将含有煤的粉末预成型体作为粉末或作为来自碳源的树脂的分解产物添加,在 1500°C 左右通过直接接触或使用硅蒸气渗入硅。


碳化硅制造工艺


硅与碳预制件反应形成桥接 SiC 的结构。剩余的二氧化硅过量填充剩余的孔隙空间并提供完全致密的产品,其结构完整性高达 1370°C。硅在 1410°C 熔化。预制件可以通过任何传统陶瓷工艺制造。另一方面,反应连接过程中使用的低温(1500 ºC),结合粉末尺寸和纯度的灵活性,以合理的成本提供了优质的产品。

碳化硅特性

弹性模量和热膨胀的特性由 SiC 晶体本身的特性决定,碳化硅的热导率或热扩散率往往明显高于其他结构陶瓷。高弹性模量和适中的热膨胀系数的结合使 SiC 容易受到热冲击损坏。抗热震性明显低于氮化硅,但高于结构氧化锆陶瓷。热冲击前的行为也非常依赖于应用。例如,非常快速的温度变化会导致对 Si3N4 的偏好超过 SiC,而对于中等的温度变化率,SiC 的高导热性可以带来更好的性能。


SiC 的抗断裂性往往低于其他结构陶瓷,这导致人们担心在某些内燃机中使用 SiC,例如可能易受异物冲击的涡轮转子。磨损结果表明颗粒或混合物具有良好的抗角磨损性。由于与硅表面相连的自由晶粒,通过反应结合的 SiC 往往容易受到侵蚀磨损。与单相烧结材料相比,通过反应结合的 SiC 对酸、碱和高温燃烧产物的抵抗力似乎也低得多。与硫酸钠或煤气化产生的酸性或碱性碳渣接触时,SiC 会发生轻微腐蚀。


碳化硅应用

与高温行为相比,它们更多地用于在低温下磨损的操作。碳化硅的应用包括喷砂喷射器、汽车水泵密封件、轴承、泵组件和挤压模具,它们使用高硬度、耐磨性和耐腐蚀性的碳化硅。


碳化硅应用


高温结构用途从火箭喷射器凹槽延伸到炉辊,高导热性、硬度和高温稳定性的结合使碳化硅交换管的组件发热。


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