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碳化矽的用途及性質

性質:分子式為SiC,其硬度介於剛玉和金剛石之間,機械強度高於剛玉,可作為磨料和其他某些工業材料使用。工業用碳化矽於1891年研制成功,是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化矽存在,但迄今尚未找到可供開采的礦源。

純碳化矽是無色透明的晶體。工業碳化矽因所含雜質的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化矽晶體結構分為六方或菱面體的

α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化矽)。α-SiC由於其晶體結構中碳和矽原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體,已發現70余種。β-SiC於2100℃以上時轉變為α-SiC。

碳化矽的工業制法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的碳化矽塊,經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。

碳化矽有黑碳化矽和綠碳化矽兩個常用的基本品種,都屬α-SiC。①黑碳化矽含SiC約98.5%,其韌性高於綠碳化矽,大多用於加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化矽含SiC99%以上,自銳性好,大多用於加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃,也用於珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化矽,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適於軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0.16微米壹次加工到Ra0.04~0.02微米。

碳化矽由於化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化矽粉末塗布於水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級碳化矽(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,並便於控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化矽還大量用於制作電熱元件矽碳棒。

碳化矽的硬度很大,具有優良的導熱性能,是壹種半導體,高溫時能抗氧化。

作用:

1)作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。

(2)作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。

碳化矽主要有四大應用領域,即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化矽粗料已能大量供應, 不能算高新技術產品,而技術含量極高

的納米級碳化矽粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。

(3)高純度的單晶,可用於制造半導體、制造碳化矽纖維。