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      碳化硅性能與碳化硅生產工藝

      時間:2019/1/27 9:42:00  來源:http://www.13592864888.com/news46195.html

        天然的碳化硅很少,工業上使用的為人工合成原料,俗稱金剛砂,是一種典型的共價鍵結合的化合物。碳化硅是耐火材料領域中常用的非氧化物耐火原料之一。

        (1)碳化硅的性質: 碳化硅主要有兩種結晶形態:b-SiC 和 a-SiC。b-SiC 為面心立方閃鋅礦型結構,晶格常數 a=0.4359nm。a-SiC 是 SiC 的高溫型結構,屬六方晶系,它存在著許多變體。 碳化硅的折射率非常高,在普通光線下為 2.6767~2.6480.各種晶型的碳化硅的密度接近,a-SiC 一般為3.217g/cm3,b-SiC 為 3.215g/cm3.純碳化硅是無色透明的,工業 SiC 由于含有游離 Fe、Si、C 等雜質而成淺綠色或黑色。綠碳化硅和黑碳化硅的硬度在常溫和高溫下基本相同。SiC 熱膨脹系數不大,在25~1400℃平均熱膨脹系數為 4.5×10-6/℃。碳化硅具有很高的熱導率,500℃時為 64.4W/ (m·K)。常溫下SiC 是一種半導體。 碳化硅具有耐高溫、耐磨、抗沖刷、耐腐蝕和質量輕的特點。碳化硅在高溫下的氧化是其損害的主要原因。

        (2)碳化硅的合成: ①碳化硅的冶煉方法,合成碳化硅所用的原料主要是以 SiO2 為主要成分的脈石低檔次的碳化硅可用低灰分的無煙煤為原料。輔助原料為木屑和食鹽。 碳化硅有黑、綠兩種。冶煉綠碳化硅時要求硅質原料中 SiO2 含量盡可能高,雜質含量盡量低。生產黑碳化硅時,硅質原料中的 SiO2 可稍低些。對石油焦的要求是固定碳含量盡可能高,灰分含量小于 1.2%,揮發分小于 12.0%,石油焦的粒度通常在 2mm 或 1.5mm 以下。木屑用于調整爐料的透氣性能,通常的加入量為 3% ~5%(體積)。食鹽只在冶煉綠碳化硅時使用。




        硅質原料與石油焦在 2000~2500℃的電阻爐內通過以下反應生成碳化硅: SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj CO 通過爐料排出。加入食可與 Fe、Al 等雜質生成氯化物而揮發掉。木屑使物料形成多孔燒結體,便于CO 氣體排出。 碳化硅形成的特點是不通過液相,其過程如下:約從 1700℃開始,硅質原料由砂粒變為熔體,進而變為蒸汽(白煙);SiO2 熔體和蒸汽鉆進碳質材料的氣孔,滲入碳的顆粒,發生生成 Sic 的反應;溫度升高至1700~1900℃時,生成 b-SiC;溫度進一步升高至 1900~2000℃時,細小的 b-SiC 轉變為 a-SiC,a-SiC 晶粒逐漸長大和密實;爐溫再升至 2500℃左右,SiC 開始分解變為硅蒸汽和石墨。

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