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磨料陶(tao)瓷密度計 耐火材料陶瓷密度檢測(cè)儀 脫氧劑(jì)陶瓷密度(du)儀耐磨及(ji)高溫件陶(táo)瓷比重檢測儀(yí) 碳化矽密(mi)度儀
SiC如高、優(you)良、良好(hao)的耐腐蝕(shi)性、高的抗(kang)磨損以及低(強度(dù)、抗蠕變性(xing)等是(shì)已知陶瓷(cí)材料中*的(de)。并且在、汽車、、造紙、及原子(zi)能等工業領域(yu)獲得了廣泛的(de)應用SiC是必要的。
關鍵詞:碳化矽 碳化矽 陶瓷密度計 陶瓷比重測(cè)試儀
一(yi)、發展簡史
碳化矽(SiC)zui初的用(yòng)途是作爲磨具(jù)、磨料和耐火材(cái)料,後💚發展到作(zuò)爲加熱元件——矽(xī)碳電阻棒的原(yuan)料使用。直🔞到20世(shi)紀中🌈葉,特别是(shì)🐅70年代以後,SiC*的性(xìng)能才被人們逐(zhu)漸認識。因爲它(ta)具有耐高溫、耐(nài)磨耗、耐腐蝕及(ji)高的熱傳導率(lü)等特點,被開發(fa)的用途越來越(yue)多,應用面越來(lái)越廣,作爲一種(zhong)新型的精細陶(tao)瓷材料,受到了(le)人們極大的🚶關(guān)注。日本對SiC的開(kai)發研究起步較(jiao)晚,但✉️取得的成(chéng)績十分突出,1985~1988年(nián)僅4年的時間就(jiu)有74個企業拭芴(wù)化矽(xī)生産線。項目建(jiàn)成後将無疑爲(wèi)?甯夏(xià)協成冶金制品(pin)有限責任公司(sī)年産2.4萬噸高質密碳(tan)化矽冶煉項目(mu)可行性研究報(bao)告 - 4 - 在(zài)日本申請了193項(xiàng)有關SiC生産技術(shù)的。目前日本在(zai)SiC粉體生産工藝(yi)和商品化方面(miàn)屬地位。SiC和其它(tā)精細陶🚶瓷制品(pǐn)的銷售額占世(shi)界精細陶瓷制(zhì)品總銷售額的(de)60%以上,取得了非(fei)常顯著的成績(ji)。
2.7g/cm313,高質密(mì)碳化矽含量在(zai)98.5%以上(shàng),且各項指标很(hen)理想,體積密度(du)爲^。莫氏硬(yìng)度爲,新莫氏硬度爲(wei)15。由于(yu)高質密産品比(bǐ)普通産品硬度(dù)高、韌性好、抗壓(yā)強度大的優點(diǎn),正逐漸被上許(xu)多國家和行業(ye)認可,在應用範(fan)圍上更加💔廣泛(fan),發展前景更加(jiā)廣闊。正是💁由于(yú)高質密碳化矽(xī)優于普通碳化(hua)矽的特點,用途(tú)極爲廣泛,還有(you)很大的市場潛(qián)力。目前美國*正(zheng)在把碳化矽應(yīng)用于許多先
例如*的高性(xing)能雷達系統等(deng)。
碳化矽
碳化矽是(shì)一種人造材料(liào),隻是在人工合(hé)成碳化矽後,,化矽的分(fèn)子式爲,40. 07 ,質(zhì)量百分組成爲(wèi)的矽(xī)與29. 955 的(de)碳,碳(tan)化矽的密度爲(wei)~3. 2 g^
2.
,透明程度依(yī)次降低。磨料行(hang)業把碳化矽按(an)色澤分爲黑色(se)碳化矽和綠色(sè)碳化矽,2 ,制成的磨(mó)具富自銳性因此,2
3.碳(tan)化矽硬度
碳化矽的硬度(dù)相當高,僅次于幾種(zhǒng)超硬材料,,按莫氏刻痕硬(yìng)度爲9. 2 ,克氏顯微硬度(du)爲2 200~2 800 kg/mm^2 (負荷100 g) 碳化矽(xi)的熱态硬度雖(sui)然随着溫度的(de)升高而下降,但仍比(bǐ)剛玉的硬度大(da)很多。綠色碳化(huà)矽和黑色碳🍉化(huà)矽🔞的硬度,沒有(yǒu)發現本質上的(de)差别,其硬度則略高(gao)于一般碳化矽(xī)。
碳(tan)化矽是一種典(diǎn)型的共價鍵結(jie)合的穩定化合(hé)物。
從理論(lùn)上講SiC ,SiC有75 種變體(tǐ),如- SiC、- SiC、、15R- SiC 等(deng)所有(you)這些結構可分(fèn)爲方晶系、六方(fang)晶系和菱形晶(jīng)系,其(qí)中α- SiC- SiC zui爲常見(jian)。α- SiC ,β- SiC 是低溫穩定型(xíng)。β- SiC 2100~℃可轉變爲α- SiC ,β- SiC 可在1450 ℃左右溫度下由簡單的(de)矽和碳混合物(wù)制得。利用透射(shè)電子顯微👉鏡和(hé)X- 射線(xian)衍射檢測技術(shù)可對SiC SiC ,SiC。這種命名方法(fa)與相律慣例以(yi)及礦物學命名(ming)都不相符,但因其很(hěn)方便,也就頗爲流行(háng)。
5.化學(xue)性質
碳化(huà)矽本身很容易(yì)氧化但它氧化之後(hòu)形成了一層二(er)氧化矽薄膜,氧化進(jìn)程逐步被阻礙(ài)。在空氣中℃時就(jiu)開始氧化,但很緩慢(man);随着(zhe)溫度升高則氧化速(sù)度急速加快。碳(tàn)化矽的氧化速(su)率,在(zài)氧氣中比在空(kōng)氣中快1. 6 ;,可(ke)以得到典型的(de)抛物線圖形這反映(yìng)出二氧化矽保(bao)護層對碳化矽(xī)氧化速率的阻(zǔ)礙作用。氧化時(shí)若同(tong)時存在着能将(jiāng)二氧化矽薄膜(mó)移去或使之破(po)裂的物質,則碳化矽(xi)就易被進一步(bu)氧化。例如:,,并且又能(néng)與二氧化矽生(sheng)成低熔點化合(he)物能(neng)侵蝕碳化矽。例(li)如,FeO 1 300 MnO 在℃能侵蝕碳化(huà)矽MgO
SiC,在自然界中(zhong)幾乎不存在因此粉末都是熱(rè)工合成的。 碳化矽工業生(shēng)産的主要方法(fa)是用石英砂(二(er)氧化矽)加焦炭(tàn)直接(jiē)通電還原在電阻爐(lú)中),,
SiC 、熱壓燒結 、熱等靜壓燒(shao)結 、反應燒(shāo)結等。表1是各種(zhǒng)燒結方法及物(wù)理性能
燒(shao)結 方法 | 無壓 燒(shao)結 | 熱壓 燒結 | 熱(rè)等靜 壓燒(shāo)結 | 反應 |
3.12 | 3.21 | 3.21 | 3.05 | |
斷(duan)裂韌性( MPa · | 3.2 | 3.0 | ||
410 | 640 | 640 | 380 | |
610 | 300 | |||
彈性模(mó)量 ( GPa ) | 350 | |||
熱膨脹(zhàng)系數 | 4.7 | 4.5 | ||
1000 ℃ | 110 | 140 | ||
45 | 50 |
:陶瓷的燒(shao)結方法及物理(lǐ)性能
SiC燒結(jie)zui有前途的燒結(jie)方法,通過常壓燒結(jié)工藝可以制備(bèi)出大尺寸和複(fu)雜形狀的SiC陶瓷制品(pin)。美國公司通過(guo)在含微量氧(0. 2 %) 高純度的β 中添加硼(peng)和碳, 2000 ,在2020 ℃下成功(gong)得到密度高于(yu)爲燒(shao)結助劑,選熔點較低(dī)的YA G( Y3Al5O12 ) ,在(zai)1850 ℃燒成(cheng)了抗彎強度和(hé)斷裂韌性分别(bie)爲707 陶瓷。山(shān)東省矽酸鹽研(yan)究設計院劉寶(bǎo)英等添加适♋量(liàng)的采用注漿(jiāng)成型工藝,在1780 ℃制得相對密(mi)度達到97 %SiC 複合陶瓷(ci)材料對(duì)常壓燒結的SiC 研究還(hai)不是很透徹,
熱壓燒結,純,大于(yu)℃) 及高壓(熱壓燒結(jié)。Norton Alliegro 研(yan)究了BAl 、Ni 、Fe 、Cr 等金(jin)屬添加物對,證明Al SiC 研究添加Al2O3 對通過液相溶(róng)解再沉澱機理(li)達到緻密。江東(dōng)亮等研究了以(yǐ)和爲添加(jia)劑的α-SiC熱壓燒結(jie)工藝在2050 SiC 陶瓷。
熱(rè)壓燒結雖然降(jiàng)低燒結溫度,得到較(jiao)緻密和抗彎強(qiáng)度高的SiC 陶瓷但是熱壓工(gong)藝效率低很難制造(zào)形狀複雜的SiC 部件,
由于純SiC 很難通過(guò)常壓燒結及熱(rè)壓燒結達到緻(zhì)密,而(er)加入添加劑會(huì)影響許多(duo)研究人員采取(qu)熱等靜壓燒結工藝(yi)制備SiC ,添加B 和C ,采(cai)用熱等靜壓燒(shāo)結工藝,98 %,℃和壓力下實現了(le)無添加劑的SiC 陶瓷緻(zhì)密燒結體。Kof實驗(yàn)認爲當粉(fěn)粒徑小于0. 6nm 通過HIP ,,即可在℃得到緻(zhi)密化SiC 陶瓷。中科院上(shàng)矽所研究表明(míng),在HIP 燒結過(guo)程中可有效促進SiC 陶瓷緻(zhì)密化。SiC5 %的Al2O3 時,采用HIP 燒結工藝(yi)在1850 ℃和200MPa 壓力下燒(shāo)結93. 7 %582MPa 的陶瓷。雖然熱等(děng)靜壓燒結能獲(huo)得形狀複雜且(qiě)力學性能較好(hao)的緻密SiC 但是因HIP 燒結必須(xu)對素坯進行包(bāo)封,所(suo)以目前難以實(shi)現工業化生産(chan)。
由αSiC (1600 ℃~1700 ) 下使其與液(yè)态Si ,C Si --相結合,過多的填充于氣(qi)孔反應燒(shāo)結1400 ℃以(yǐ)前基本上與Si 含量無(wu)關超(chao)過1400 ℃由(you)于Si 的(de)熔化,強度驟降。目前(qian),典型(xing)的反應燒結SiC U KAEA -和(he)美國Carborundum 公司的KT-SiC。國(guo)内在山東有數(shu)家生産反應燒(shāo)結碳化矽的廠(chǎng)家,生(sheng)産工藝成熟,産品性(xìng)能穩定3.02g/ cm市場前(qian)景良好。
磨(mo)料 陶瓷(cí)密度檢測儀 陶瓷密度儀陶瓷比(bi)重檢測儀
1.
,可制備成(cheng)各種磨削用的(de)砂輪、砂布、砂紙(zhi)以及各類♋磨料(liao)廣泛(fan)應用于機械加(jiā)工行業。我國工(gōng)業碳化矽主要(yao)作🍓磨料用如玻璃、陶瓷、石(shí)料和耐火物等(deng),多用于硬質(zhì)合金、钛合金、光(guang)學玻璃的磨削(xue),同時(shi)也用于缸套
的珩磨及高(gao)速鋼刀具的精(jing)磨。立方碳化矽(xi)于微型軸👅承🤞的(de)⭐超精磨,W3. 5 立方碳化矽(xī)微粉制成的油(yóu)石對軸承(超精磨,ý 9 直接磨(mo)成12 ,因此,,立方(fang)碳化矽其加工(gōng)效率爲zui高。
國外(wài)将碳化矽用作(zuo)耐火材料的數(shu)量大于用作磨(mo)料。我國亦在不(bu)斷擴大這方面(miàn)的應用,根據國外廠(chǎng)商的習慣3 種牌号: ①耐火材料黑碳(tan)化矽。這種牌号(hào)的化學成分要(yào)求與磨料👨❤️👨用黑(hēi)色碳化矽*相同(tong),主要(yao)用以制造碳化(hua)矽制品,如重結晶碳(tàn)化矽制品、燃氣(qì)輪機構件、噴嘴(zui)、氮化矽結合碳(tan)化矽制件、高爐(lú)高溫區襯材、高(gao)溫窯爐構件😄、高(gāo)溫窯裝窯支承(cheng)件、耐火匣缽等(deng)。②二級耐火材料(liao)黑色碳化矽,含碳化(huà)矽大于。主要用以制(zhì)造耐中等高溫(wēn)的窯爐構件在很(hen)多場合還兼用(yong)它的化學穩定(ding)性。③低品位耐火(huo)✌️材料黑色碳化(huà)矽,其(qi)碳化矽含量要(yào)求大于83 % ,主要用于出(chu)鐵槽、鐵水包
脫(tuo)氧劑
煉鋼(gāng)時通常要使用(yong)矽鐵脫氧,,,更(gèng)經濟。因爲用碳(tàn)化矽脫氧時,成渣少(shao)而且很快,有效地減(jiǎn)少了渣中某些(xie)有用元素的含(hán)量,煉(liàn)鋼時間短而成(chéng)分更好控制。脫(tuo)氧劑黑色碳化(hua)矽在美國🐇和☎️日(ri)本等國家的鋼(gang)鐵工業中用得(dé)很普遍。磨料用(yòng)或耐火材料用(yòng)碳化矽在爐中(zhōng)所生成的适合(he)于作脫氧劑的(de)物料都能全部銷售(shou)應用于生産而(ér)無須回爐,産品綜合(he)利用率高碳化矽生(shēng)産的經濟效果(guo)。
.耐磨及高溫件(jian)
利用碳化(huà)矽陶瓷的高硬(yìng)、耐磨損、耐酸堿(jian)腐蝕性,在機械工業(ye)、化學工業中用(yòng)來制備新一代(dài)的機械密封材(cai)料,滑(huá)動軸承、耐腐蝕(shí)的管道、閥片和(hé)風機葉片。尤其(qi)是作爲機械❓密(mi)封材料已被上(shang)确認爲自金屬(shu)、氧化鋁🔞、硬質合(hé)金以來第四代(dài)基本材料,,,1 300 ℃;用碳化矽砂輥(gun)磨米較之用其他砂(sha)輥可提高大米(mi)的質量出米率提高(gāo)1 %~2 % ,成本下降(jiang)30 %~40 %,,延長其檢修(xiu)周期。用機械壓(ya)力将立方碳化(hua)矽磨粉與W28 可延長缸體使(shǐ)用壽命達1 45# ,可使其滲硼(peng)層的硬度達到(dào)克氏顯微硬度(dù)1 8002 ,早(zǎo)巳成功地應用(yong)于軋鋼機上,,并能改善所軋(zhá)鋼材的質量。用(yong)碳化矽材料制(zhì)成的🍓砂泵及水(shuǐ)力旋流器具有很好(hao)的耐磨性能用碳化(huà)矽材料制成的(de)缸套等耐磨件(jian)可廣泛用于石(shí)油和化工等行(hang)業機械,如高溫抗氧(yǎng)化、高溫強度高(gao)、蠕變性小、熱傳(chuan)導性好以💯及密(mi)度低被爲熱機械的(de)耐高溫部件諸如:,可減少摩擦(cā)~
使用環境(jing) | |||
石油工業 | 高溫高壓耐磨(mó) | 噴嘴軸承(cheng)密封閥片 | 耐磨耗熱 |
微電子工業 | 大功率散熱(re) | 密封材料(liao)基片 | 高導(dǎo)熱、高絕緣 |
高溫燃燒 | 熱交交換器高(gāo)溫管道 |
| |
耐(nai)酸堿高溫氧化(huà) | 耐(nai)磨損氣密性 | ||
航天工業 |
| 發動機部件(jiàn) | 耐熱沖擊(jī)的摩擦 |
造(zào)紙業 | 設備(bèi)部件 | 耐磨(mo)、耐腐蝕 | |
激(ji)光 | 大功率(lü)、高溫 | 高剛性(xing)、高穩定性 | |
噴砂器 | 高(gao)溫研磨 | 噴(pēn)嘴 | |
礦業 | 耐磨(mo) | ||
熱處理 | 高溫氣體 | 耐熱、耐腐蝕 | |
原子能 | 含硼高溫水 | 密封軸套 | |
其他 | 耐(nài)磨、耐腐蝕 |
表:碳(tàn)化矽陶瓷的應(yīng)用領域
5.軍事方(fāng)面
,比Al2O3 輕20 % ,硬(ying)度和彈性模量(liang)較高,價格比低得多還可用于(yú)裝甲車輛和飛(fei)機機腹及防彈(dàn)防刺衣等。碳化(huà)矽材料🚶♀️還具有(you)自潤滑性及摩(mo)擦系數小約爲硬質(zhi)合金的一半。它(ta)的抗熱震性好(hǎo)、彈性模量高等(děng)🐆特點在一些特(tè)殊地方獲應用(yòng),由(yóu)于密度低、剛性(xìng)好、變形小,CVD 與反應燒(shao)結的碳化矽輕(qīng)量化反射鏡已(yi)經在空間技術(shu)😄中大量使用。
6.
利用(yòng)碳化矽陶瓷的(de)高熱導性能絕緣性(xìng)好作爲大規模(mo)集成電路的基(ji)片和封裝材料(liao)[7 ] 。碳化(hua)矽發熱體是一(yī)種常用的加熱(rè)元件,由于它具有操(cāo)作簡單方便,,使用範圍廣等(deng)優點使(shǐ)用溫度可達1 600 ℃。碳化矽(xi)還可用于做避(bì)雷器的閥體和(he)遠紅外線發生(sheng)器等碳化矽的應用(yòng)領域如表2
五、結語
,因而(ér)引起了人們的(de)普遍重視。在無(wu)機非金屬材料(liao)領域📧中碳化矽(xi)陶瓷是一個很(hěn)大的家族其觸角幾(ji)乎伸遍了所有(you)的工業領域。但(dan)是由于碳化矽(xi)陶瓷的難燒結(jie)性,,同(tóng)時挖掘和開發(fa)碳化矽陶瓷粉末) 。
耐(nài)火材料 陶瓷密度儀(yí)耐磨及高(gao)溫件 碳化矽密度(dù)儀
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