碳化硅概述
碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅為(wei)一種(zhong)典型的(de)共價(jia)鍵(jian)結合的(de)化(hua)(hua)(hua)合物,自然(ran)界中存在很少,屬(shu)于人工(gong)(gong)合成材(cai)料(liao)。碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅有許多(duo)優異(yi)的(de)性(xing)能,如(ru)耐(nai)(nai)磨削、耐(nai)(nai)高溫、耐(nai)(nai)腐蝕(shi)、高熱(re)導(dao)率(lv)、高化(hua)(hua)(hua)學(xue)穩定性(xing)、寬帶隙以(yi)及高電子遷移率(lv)等。由于碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅的(de)超常硬度,*初(chu)應用于各種(zhong)磨削工(gong)(gong)具,如(ru)砂(sha)輪、砂(sha)布(bu)、砂(sha)及各種(zhong)磨料(liao),在機械行業材(cai)料(liao)加工(gong)(gong)與磨削時大量使用,后來又(you)作為(wei)鋼鐵(tie)冶煉中的(de)還原劑與加熱(re)元件。人們發現它還有高溫熱(re)穩定性(xing)、高熱(re)傳導(dao)性(xing)、耐(nai)(nai)酸堿腐蝕(shi)性(xing)、低膨脹系(xi)數、抗熱(re)震好等等一系(xi)列的(de)優良性(xing)能。
純(chun)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)是無(wu)色(se)(se)透明的(de)(de)(de)結晶(jing)體,工業碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)則有無(wu)色(se)(se)、淡黃色(se)(se)、淺綠(lv)(lv)色(se)(se)、深綠(lv)(lv)色(se)(se)、淺藍色(se)(se)、深藍色(se)(se)乃至黑色(se)(se),透明程度依次降低。按色(se)(se)澤(ze)一般將碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)分為黑碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(國(guo)內常用代號C表示)和綠(lv)(lv)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(代號GC)兩類(lei)。其中從無(wu)色(se)(se)的(de)(de)(de)直到深綠(lv)(lv)色(se)(se)的(de)(de)(de)SiC都歸(gui)(gui)入綠(lv)(lv)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui),暗藍色(se)(se)的(de)(de)(de)至黑色(se)(se)的(de)(de)(de)則都歸(gui)(gui)入黑碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)。
1.1碳化硅的發展歷史
天然(ran)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)硅即碳(tan)(tan)硅石(shi)(又稱莫桑石(shi))很少(shao),工業上(shang)使用的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)硅是(shi)一種人工合成的(de)(de)(de)材料,俗稱金剛砂(sha)。1891年由美國科學(xue)家艾(ai)奇遜在電熔(rong)金剛石(shi)實驗時,偶然(ran)發現的(de)(de)(de)一種碳(tan)(tan)化(hua)物(wu),當時誤(wu)認為是(shi)金剛石(shi)的(de)(de)(de)混合體(ti),故取名金剛砂(sha),同年艾(ai)奇遜研究了工業冶煉碳(tan)(tan)化(hua)硅的(de)(de)(de)方法,也就是(shi)大家常說(shuo)的(de)(de)(de)艾(ai)奇遜爐(lu),一直(zhi)沿(yan)用至今,以碳(tan)(tan)質材料為爐(lu)芯(xin)體(ti)的(de)(de)(de)電阻(zu)爐(lu),通(tong)電加熱石(shi)英SiO2和碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)混合物(wu)生成碳(tan)(tan)化(hua)硅。
碳化硅用(yong)(yong)電爐(lu)生(sheng)產以來,人們先是利用(yong)(yong)其(qi)高硬度用(yong)(yong)作人造(zao)磨(mo)料(liao),1893年開始用(yong)(yong)作耐火材(cai)料(liao),我國(guo)(guo)碳化硅的(de)(de)研(yan)制較(jiao)(jiao)歐美等(deng)發達國(guo)(guo)家較(jiao)(jiao)晚,于1949年由(you)趙廣和研(yan)制成功(gong)。1951年6月**臺(tai)制造(zao)SiC的(de)(de)工業爐(lu)在**砂輪廠建(jian)成,從(cong)此結(jie)束了中國(guo)(guo)不能生(sheng)產SiC的(de)(de)歷史。
1.2碳化硅的結構及性能碳化硅
分子(zi)式為(wei)四面體(ti),硅(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)位于中心,周圍為(wei)碳原(yuan)(yuan)子(zi)。分子(zi)量(liang)為(wei)40.07,其中含Si70.045%,含C29.955%。以共價鍵為(wei)主(共價鍵占88%)結合(he)而(er)成(cheng)的(de)化合(he)物,其基本單元(yuan)為(wei)Si—C四面體(ti),硅(gui)原(yuan)(yuan)子(zi)位于中心,周圍為(wei)碳原(yuan)(yuan)子(zi)。所有結構的(de)SiC均(jun)由Si—C四面體(ti)堆(dui)積(ji)而(er)成(cheng),所不(bu)同(tong)的(de)只(zhi)是平(ping)行(xing)堆(dui)積(ji)或者反平(ping)行(xing)堆(dui)積(ji),如圖1所示(shi)。
圖1碳化(hua)硅(gui)的(de)(de)(de)晶體結構(gou)碳化(hua)硅(gui)是(shi)一種典型(xing)的(de)(de)(de)共價鍵結合的(de)(de)(de)穩定(ding)化(hua)合物,SiC有(you)75種變體,如α-SiC、β-SiC、3C-SiC、4H-SiC、15R-SiC等,所(suo)有(you)這些結構(gou)可(ke)(ke)分為(wei)方晶系、六(liu)方晶系和(he)菱(ling)形晶系,其中α-SiC、β-SiC*為(wei)常(chang)(chang)見(jian)。α-SiC是(shi)高溫穩定(ding)型(xing),β-SiC是(shi)低溫穩定(ding)型(xing)。β-SiC在2100~2400℃可(ke)(ke)轉變為(wei)α-SiC,β-SiC可(ke)(ke)在約(yue)1450℃溫度下由硅(gui)和(he)碳反應(ying)生成。利用(yong)透射(she)電子顯微(wei)鏡和(he)X-射(she)線衍(yan)射(she)檢(jian)測技術可(ke)(ke)對SiC顯微(wei)體進行多型(xing)體分析和(he)定(ding)量測定(ding)。為(wei)了區別各(ge)種不同的(de)(de)(de)結構(gou),需要(yao)有(you)相應(ying)的(de)(de)(de)命名(ming)方法,常(chang)(chang)用(yong)把(ba)低溫類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)立方碳化(hua)硅(gui)叫(jiao)做(zuo)β-SiC,而其余六(liu)方的(de)(de)(de)、菱(ling)形的(de)(de)(de)晶胞結構(gou)一律稱為(wei)α-SiC。
工業生產的碳化硅砂除主成分SiC外,通常含有的雜質。這些雜質主要有:
(1)游離硅。它(ta)一部(bu)分(fen)溶解于(yu)SiC晶(jing)(jing)體(ti)中,一部(bu)分(fen)與其雜質(如(ru)鐵、鋁、鈣等)形成合金而粘附于(yu)晶(jing)(jing)體(ti)上或嵌在晶(jing)(jing)體(ti)中。
(2)游離二氧化硅(gui)(gui)。通常(chang)存在于(yu)晶(jing)體(ti)表面(mian)。大都是(shi)由(you)于(yu)電阻爐冷(leng)卻過程中SiC與空(kong)氣中氧氣或水蒸(zheng)汽接觸氧化而生(sheng)成的。當配料中硅(gui)(gui)質原料過剩時,它(ta)也會通過蒸(zheng)發、凝(ning)聚在碳化硅(gui)(gui)晶(jing)體(ti)表面(mian)上(shang),爐內還(huan)可能出現白色絨毛狀SiO2。
(3)碳(tan)。碳(tan)一部分(fen)包裹在SiC晶體,一部分(fen)和(he)金屬(shu)雜(za)質形成碳(tan)化物。當(dang)配料(liao)中(zhong)碳(tan)過量時,可看到明顯的游離狀態的碳(tan)粒。
(4)鐵、鋁、鈣、鎂等(deng)。由于爐內(nei)的(de)高溫(wen)還原氣氛,含在(zai)結晶塊中的(de)這(zhe)些雜質(zhi)大都呈合(he)金狀(zhuang)態(tai)或碳化物狀(zhuang)態(tai)。鐵、鎂、鈣等(deng)雜質(zhi)不進(jin)入(ru)晶格,而堆積在(zai)晶粒的(de)界面上和氣孔中。進(jin)入(ru)SiC晶格的(de)主要(yao)雜質(zhi)有氮、鋁、硼等(deng),它們對晶體的(de)導電(dian)性有重(zhong)要(yao)影(ying)響(xiang)。
1.3生產方式
碳(tan)化硅(gui)主要由電阻爐(lu)生(sheng)產(chan),艾奇遜冶煉爐(lu)結構見圖2。
圖2艾奇(qi)遜*初的碳化硅冶煉爐(lu)
電(dian)(dian)阻爐是一個(ge)用耐火磚做(zuo)的(de)砌床(chuang),里面裝(zhuang)有硅砂、焦炭(tan)、食鹽配(pei)成的(de)混合料,兩根炭(tan)素電(dian)(dian)極(ji)深入砌床(chuang)之(zhi)中。專用的(de)石墨爐心配(pei)置在電(dian)(dian)報之(zhi)間,提(ti)供了一條*初的(de)導電(dian)(dian)通路,發電(dian)(dian)機接到電(dian)(dian)極(ji)上。大(da)電(dian)(dian)流通過(guo)爐心,產生很大(da)的(de)熱量,包圍爐心的(de)混合料按如下總的(de)方程(cheng)轉(zhuan)化為碳化硅:
SiO2十(shi)3C=SiC十(shi)2C
1.4應用領域
碳化硅主要有四大應用領域,即:磨料、耐火材料、功能陶瓷及冶金原料。
(1)作(zuo)為磨料,可用(yong)來做磨具,如砂輪、油(you)石(shi)、磨頭、砂瓦類等(deng)。
(2)作為冶金脫氧(yang)劑和耐(nai)高溫材料。
(3)高(gao)純度的單晶,可用于制(zhi)造半(ban)導體(ti)、制(zhi)造碳(tan)化硅(gui)纖(xian)維(wei)。
主要用(yong)途:用(yong)于(yu)單晶硅(gui)、多晶硅(gui)、砷化鉀、石英晶體等線切割。太(tai)陽能光伏產業、半導體產業、壓電(dian)晶體產業工程性加工材料。
用于半(ban)導(dao)體、避雷(lei)針(zhen)、電路元件(jian)、高(gao)溫應用、紫外光偵檢器、結(jie)構材料、天文(wen)、碟剎(cha)、離合器、柴油微(wei)粒(li)濾清器、細絲高(gao)溫計、陶瓷薄膜、裁(cai)切工具(ju)、加熱元件(jian)、核燃料、珠寶(bao)、鋼、護具(ju)、觸媒(mei)擔體等領域。
我國碳化硅產業現狀
2.1發展歷史
我(wo)國的碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)于1949年(nian)(nian)6月由(you)趙光和(he)研制成(cheng)功,1951年(nian)(nian)1月,**臺碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)冶煉爐(lu)在(zai)**砂(sha)(sha)輪(lun)廠(chang)建(jian)(jian)成(cheng),從此結束了中(zhong)國不能生產碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的歷史,1952年(nian)(nian)8月,**砂(sha)(sha)輪(lun)廠(chang)又試制成(cheng)功了綠(lv)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)。又相繼發(fa)展了避雷(lei)器用碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui),立方(fang)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui),鈰碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)非磨料碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)。1969年(nian)(nian),**和(he)**砂(sha)(sha)輪(lun)廠(chang)建(jian)(jian)成(cheng)4000kVA活動式電阻(zu)爐(lu)。1980年(nian)(nian),**砂(sha)(sha)輪(lun)廠(chang)建(jian)(jian)立8000kVA大型(xing)電阻(zu)爐(lu)。時至今日,很多碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)冶煉廠(chang)家都(dou)是用12500—40000kVA電阻(zu)冶進行煉爐(lu)。
2.2現狀
我國(guo)有(you)(you)碳(tan)化硅(gui)產(chan)業(ye)在(zai)高峰時有(you)(you)冶(ye)煉企業(ye)200多(duo)(duo)家(jia),年(nian)生產(chan)能(neng)力220多(duo)(duo)萬(wan)噸(dun)(其中:綠(lv)碳(tan)化硅(gui)塊120多(duo)(duo)萬(wan)噸(dun),黑碳(tan)化硅(gui)塊約100萬(wan)噸(dun))。綠(lv)碳(tan)化硅(gui)冶(ye)煉變(bian)壓器功率(lv)大多(duo)(duo)為6300~12500kVA,黑碳(tan)化硅(gui)*大冶(ye)煉變(bian)壓器為32000kVA。加(jia)工制砂、微粉(fen)生產(chan)企業(ye)300多(duo)(duo)家(jia),年(nian)生產(chan)能(neng)力200多(duo)(duo)萬(wan)噸(dun)。
現(xian)在冶煉(lian)企業(ye)60家左右,年(nian)生(sheng)產(chan)能力(li)(li)90多萬噸(dun)(dun)(其中:綠(lv)碳(tan)化硅(gui)12萬噸(dun)(dun),黑碳(tan)化硅(gui)約(yue)80萬噸(dun)(dun))。加(jia)工制砂、微粉生(sheng)產(chan)企業(ye)100多家,年(nian)生(sheng)產(chan)能力(li)(li)100多萬噸(dun)(dun)。
碳化硅(gui)冶煉企業主(zhu)要集中到甘肅、寧夏,新疆、內(nei)蒙(meng)和四(si)川。碳化硅(gui)加工制砂微粉(fen)生產企業主(zhu)要分布在河(he)南、山東(dong)、江蘇、黑(hei)龍江等省(sheng)。
我國碳(tan)化(hua)硅(gui)冶煉(lian)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝、技術裝備和(he)單噸能(neng)耗達到****水平(ping)。黑(hei)、綠碳(tan)化(hua)硅(gui)原塊的質(zhi)(zhi)量(liang)水平(ping)也屬***。我國碳(tan)化(hua)硅(gui)與世界先進(jin)水平(ping)的差(cha)距主要集中在(zai)幾(ji)個方(fang)面:一是生(sheng)(sheng)產(chan)效(xiao)率不高(gao)。在(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)中很少使用大型機械設(she)備,很多工序依靠人力(li)完成,人均碳(tan)化(hua)硅(gui)產(chan)量(liang)較低(di);二是產(chan)品(pin)質(zhi)(zhi)量(liang)不優。在(zai)碳(tan)化(hua)硅(gui)深加工產(chan)品(pin)質(zhi)(zhi)量(liang)管理不夠精細,產(chan)品(pin)質(zhi)(zhi)量(liang)的穩定性不足;三(san)是**品(pin)種欠缺。某些**產(chan)品(pin)的性能(neng)指標與發達國家同類產(chan)品(pin)相比有一定差(cha)距。隨著(zhu)環保形勢(shi)發展,基本完成了由(you)開放(fang)式冶煉(lian)到封閉冶煉(lian)的改進(jin),實現了一氧(yang)化(hua)碳(tan)全部回(hui)收。
2.3優勢及存在的問題
全(quan)球(qiu)(qiu)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)能(neng)產(chan)能(neng)達到1萬噸以上的(de)國(guo)家有13個(ge),占(zhan)全(quan)球(qiu)(qiu)總(zong)產(chan)能(neng)的(de)98%。其(qi)中中國(guo)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)能(neng),占(zhan)全(quan)球(qiu)(qiu)總(zong)產(chan)能(neng)的(de)80%以上。中國(guo)是世(shi)界當之無愧(kui)的(de)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)**大國(guo),但(dan)我國(guo)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)品以低端為主,**耐火材料、**碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)磨(mo)料、碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)晶圓用碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)原料,都依靠進口(kou)為主。中國(guo)的(de)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)業(ye)屬于(yu)典型(xing)的(de)基礎勞動密集(ji)型(xing)產(chan)業(ye),大而不強,處于(yu)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)(gui)生產(chan)產(chan)業(ye)鏈的(de)低端。
碳化硅在耐火材料中的應用
3.1耐磨性
碳化(hua)硅硬度僅次于金(jin)剛(gang)石(shi),具有較強的(de)耐(nai)磨性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),是(shi)耐(nai)磨管道(dao)、葉(xie)輪(lun)、泵(beng)室、旋流器,礦斗內襯的(de)理想(xiang)材料(liao),其耐(nai)磨性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)是(shi)鑄(zhu)鐵、橡(xiang)膠使用(yong)壽(shou)命的(de)5-20倍(bei),也是(shi)航空飛(fei)行跑道(dao)的(de)理想(xiang)材料(liao)之一。以特(te)殊工藝把碳化(hua)硅粉末涂布于水輪(lun)機葉(xie)輪(lun)或(huo)汽(qi)缸體(ti)的(de)內壁(bi),可(ke)提高其耐(nai)磨性(xing)(xing)(xing)而延長(chang)使用(yong)壽(shou)命1~2倍(bei)。
3.2抗熱震性
由于(yu)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)的(de)(de)導熱(re)系(xi)數(shu)高和熱(re)膨脹系(xi)數(shu)小,此碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)耐火(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)耐熱(re)沖(chong)擊(ji)性(xing)(xing)(xing)很好。碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)的(de)(de)耐熱(re)震性(xing)(xing)(xing)能也(ye)與(yu)結(jie)合(he)(he)(he)基料(liao)(liao)的(de)(de)類(lei)型和性(xing)(xing)(xing)質有著密切的(de)(de)關系(xi)。測試(shi)證明:把樣品(pin)迅速放入1200℃的(de)(de)電爐內加(jia)熱(re)20min,然(ran)后取出(chu)在(zai)空氣中冷(leng)(leng)卻并測定彈性(xing)(xing)(xing)模量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)。硅(gui)(gui)酸鹽結(jie)合(he)(he)(he)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)的(de)(de)彈性(xing)(xing)(xing)模量(liang)(liang)(liang)隨著冷(leng)(leng)熱(re)沖(chong)擊(ji)試(shi)驗次數(shu)增加(jia)呈(cheng)現(xian)出(chu)比較平(ping)緩(huan)(huan)的(de)(de)逐漸下(xia)降(jiang)趨(qu)勢(shi),而氮化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)結(jie)合(he)(he)(he)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)則不同,在(zai)30次冷(leng)(leng)循(xun)環(huan)試(shi)驗之(zhi)前,它的(de)(de)彈性(xing)(xing)(xing)模量(liang)(liang)(liang)隨著熱(re)沖(chong)擊(ji)試(shi)驗次數(shu)的(de)(de)增加(jia)變化(hua)(hua)(hua)很小,能保持著一個相當恒定的(de)(de)數(shu)值(zhi),然(ran)而經過31次熱(re)沖(chong)擊(ji)試(shi)驗后,試(shi)樣彈性(xing)(xing)(xing)模量(liang)(liang)(liang)迅速下(xia)降(jiang),突然(ran)性(xing)(xing)(xing)破壞。氧氮化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)結(jie)合(he)(he)(he)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)與(yu)硅(gui)(gui)酸鹽結(jie)合(he)(he)(he)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)相似,沒有突然(ran)性(xing)(xing)(xing)破壞的(de)(de)現(xian)象,彈性(xing)(xing)(xing)模量(liang)(liang)(liang)隨著熱(re)沖(chong)擊(ji)試(shi)驗次數(shu)的(de)(de)增加(jia)呈(cheng)平(ping)緩(huan)(huan)的(de)(de)下(xia)降(jiang)趨(qu)勢(shi)。實際應用過程中,由于(yu)硅(gui)(gui)酸鹽結(jie)合(he)(he)(he)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)在(zai)受到熱(re)沖(chong)擊(ji)作用之(zhi)后可以觀察到制品(pin)發生膨脹、開裂和變形(xing),可以容易預知(zhi)材(cai)料(liao)(liao)使用壽命。
3.3高導熱性
由于(yu)碳(tan)化(hua)硅(gui)本身的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)傳導(dao)性好,因此碳(tan)化(hua)硅(gui)含(han)量高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐火材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數均較(jiao)高(gao),其導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數大都超過14.4W/(m?K)。用于(yu)換(huan)熱(re)器(qi)、匣缽(bo)、煤氣化(hua)爐的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)冷壁、間接(jie)加熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)窯具制(zhi)品等。碳(tan)化(hua)硅(gui)制(zhi)品在使用過程中(zhong)其顆粒(li)表面的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數將會逐漸變小。結合基料的(de)(de)(de)(de)(de)性質對碳(tan)化(hua)硅(gui)制(zhi)品的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數有一定的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang),氧(yang)氮化(hua)硅(gui)結合和氮化(hua)硅(gui)結合碳(tan)化(hua)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數較(jiao)高(gao),硅(gui)酸鹽(yan)結合碳(tan)化(hua)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)系(xi)(xi)數較(jiao)小。
3.4抗氧化性
碳化硅(gui)具有較好(hao)的抗氧化性,在1300℃以下氧化微弱,1300℃以上才發生明顯的氧化,氧化生成SiO2玻璃保護膜,可抑制(zhi)碳化硅(gui)的氧化。
碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)耐火(huo)材料(liao)制品的(de)(de)(de)抗氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)同(tong)樣是隨著結(jie)(jie)合(he)(he)基(ji)(ji)料(liao)的(de)(de)(de)類(lei)型不同(tong)而呈(cheng)明(ming)顯的(de)(de)(de)差異(yi)。氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)結(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)制品的(de)(de)(de)抗氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)較(jiao)(jiao)低,這可(ke)(ke)從它們的(de)(de)(de)顯微(wei)結(jie)(jie)構特點作(zuo)出解釋。因為氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)結(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)制品的(de)(de)(de)基(ji)(ji)料(liao)呈(cheng)交織纖(xian)維狀,透氣性(xing)較(jiao)(jiao)高(gao),對碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)顆粒所起的(de)(de)(de)保護作(zuo)用較(jiao)(jiao)小;而在(zai)硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)結(jie)(jie)合(he)(he)和(he)氧氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)結(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)制品中(zhong),在(zai)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)顆粒表面上(shang)被(bei)連續基(ji)(ji)料(liao)包(bao)裹(guo),因而具有(you)較(jiao)(jiao)強的(de)(de)(de)抗氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)結(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和(he)氧氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)結(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)(de)抗氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)在(zai)上(shang)述測(ce)試中(zhong)顯示出相似的(de)(de)(de)性(xing)狀,但在(zai)長期使用中(zhong)可(ke)(ke)明(ming)顯地顯示出它們之間(jian)的(de)(de)(de)區別。
3.5抗渣性
SiC是共價鍵性(xing)很強的(de)化(hua)(hua)合物,在高溫下仍保(bao)持(chi)高的(de)鍵合強度,因此SiC有較(jiao)(jiao)好的(de)化(hua)(hua)學(xue)穩定性(xing),不會被大多數酸堿(jian)溶液所侵蝕。碳化(hua)(hua)硅(gui)與熔融金屬和熔渣的(de)潤濕角較(jiao)(jiao)大,與氧化(hua)(hua)物耐火材(cai)料相(xiang)比,對各種固體、液體、氣體都(dou)有良(liang)好的(de)抗侵蝕性(xing)。如煉(lian)鐵(tie)系統用的(de)Al2O3-SiC-C質澆注(zhu)(zhu)料和制品、水泥窯用硅(gui)莫磚(zhuan)及(ji)含(han)碳化(hua)(hua)硅(gui)的(de)澆注(zhu)(zhu)料、各種酸堿(jian)反應容器等等。
結語
碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)為一種典型的共價鍵(jian)結合的化(hua)(hua)(hua)(hua)合物,有許多(duo)優異(yi)的性能(neng),如耐磨削、耐高(gao)(gao)溫、耐腐蝕、高(gao)(gao)熱(re)導率(lv)、高(gao)(gao)化(hua)(hua)(hua)(hua)學穩定性、寬帶隙以及高(gao)(gao)電子遷移率(lv)等(deng)。使其廣泛應用在磨料磨具、耐火材料、功能(neng)陶(tao)瓷、冶金輔料等(deng)行(xing)業(ye),隨著社會經(jing)濟(ji)和技術的發展(zhan),碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)也會在更多(duo)的領域得到(dao)(dao)應用。我國(guo)是(shi)世界(jie)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)生產大國(guo),但長期居碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)產業(ye)鏈的低端,我們需要在碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)**產品上(shang)實(shi)現新的突破,真正做到(dao)(dao)既大有強,促進碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)產業(ye)高(gao)(gao)質量發展(zhan)。