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耐火材料原材料:碳化矽的製備及應用

作者:由 找耐火材料網 發表于 收藏日期:2022-06-08

生產碳化矽的原料是什麼

碳化矽的製備方法包括二氧化矽碳熱還原法、碳-矽直接合成法、聚合物高溫分解法及化學氣相沉積法等,近年來出現了溶膠-凝膠法來製備碳化矽粉體。二氧化矽碳熱還原法是由Acheson發明的,又稱為Acheson法,是最主要的碳化矽原料工業生產法。

耐火材料原材料:碳化矽的製備及應用

碳化矽

原料為熔融石英、石墨和焦炭,氯化鈉和木屑作為新增劑,在2000~2400℃透過碳熱還原反應制備碳化矽,反應過程為:

耐火材料原材料:碳化矽的製備及應用

然後將所得的碳化矽經過粉碎、洗滌、脫碳、去除金屬雜質、分級等處理後,就可以作為磨料或耐火製品的原料。

耐火材料原材料:碳化矽的製備及應用

碳化矽

碳化矽是強共價鍵性的材料,燒結過程中擴散速率非常低;同時在燒結過程中由於其強的單向鍵合,碳化矽相鄰顆粒間只能形成頸部,不能發生收縮,因此沒有加入專門新增劑的碳化矽不能燒結緻密,必須藉助於特殊的燒結工藝化專門的新增劑或者與第二相結合才能實現碳化矽的緻密化,比如壓力燒結、反應燒結和微波燒結等。由於其原料、製備工藝、材料組成、顯微結構的差異,碳化矽陶瓷材料效能有較大的差異。總體而言,有以下幾個差別:

(1)熱壓燒結與熱等靜壓燒結能獲得緻密化程度最高的材料;

(2)反應燒結碳化矽力學效能適中,緻密度較好,但化學穩定性和高溫力學效能較差;

(3)液相燒結碳化矽,常溫或低溫效能好,強度、韌性都比較高;

(4)固相燒結碳化矽,形成乾淨晶界,化學穩定性好,高溫力學效能優秀;

(5)原位增韌形成長柱狀晶粒,斷裂能提高,材料斷裂韌性好;

(6)透過組成和晶界設計等,可以調節碳化矽陶瓷的電效能。

耐火材料原材料:碳化矽的製備及應用

碳化矽

由於碳化矽陶瓷具有高熔點、高強度、化學穩定性好、耐磨、抗熱震、耐腐蝕等優點,被廣泛應用於石油、化工、機械、航空、建材等各種領域。例如,碳化矽用作耐火材料,陶瓷窯爐的匣缽、棍棒、墊餅、支柱等許多均為碳化矽材料;碳化矽高溫強度高,摩擦效能好,高溫抗腐蝕能力強,是高溫燃氣輪機燃燒室、渦輪增壓器等高溫結構材料的主要候選材料;因具有耐高溫、耐燒蝕、耐磨、輕量化、吸波等效能,碳化矽已在國防軍工和航空航天領域發揮越來越重要的作用;由於它的高導熱率、高絕緣效能,一些碳化矽陶瓷還可用於微電子工業的電子封裝材料、基片等部件;由於碳和矽具有較低的原子序數,碳化矽可以用作原子反應堆的結構材料等。