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工業陶瓷碳化硅的性質

21世紀隨著科學技術的進步,當今社會生產力的發展集中在信息、能源、材料、生物工程等幾個方面。
21世紀隨著科學技術的進步,當今社會生產力的發展集中在信息、能源、材料、生物工程等幾個方面。
 
碳化硅材料由于其化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、密度小、耐磨性能好、硬度大、機械強度高、耐化學腐蝕等特點,在材料領域迅速發展起來。
 
碳化硅陶瓷起始于20世紀60年代,之前碳化硅主要用于機械磨削材料和耐火材料。但隨著先進陶瓷的發展,人們已經不滿足于制備傳統碳化硅陶瓷,近幾年,各類以碳化硅陶瓷為基的復相陶瓷相繼出現,改善了單相材料的各方面性能,使得碳化硅陶瓷得到了更加廣泛地應用?,F普遍用于陶瓷球軸承、閥門、半導體材料、測量儀、航空航天等領域。
 
碳化硅是一種人造材料,分子式為SiC,隕石及地殼上偶然存在碳化硅。碳化硅分子量為40.07,密度為3.16~3.2g/cm3。SiC具有α和β兩種晶型,當溫度低于1600℃時,SiC以β-SiC形式存在,當高于1600℃時,β-SiC轉變為α-SiC的形式。
 
碳化硅以共價鍵為主,共價鍵約占88%。晶格的基本結構是互相穿插的SiC4和CSi4四面體。由于四面體堆積次序的不同形成不同的結構,至今已發現幾百種變體,常見的結構如3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等,堆積規律如圖所示。
碳化硅的化學穩定性與其氧化特性有密切關系,碳化硅本身很容易氧化,但它氧化之后形成了一層二氧化硅薄膜,氧化進程逐步被阻礙。
 
在空氣中,碳化硅于800℃時就開始氧化,但很緩慢;隨著溫度升高,則氧化速度急速加快。碳化硅的氧化速率,在氧氣中比在空氣中快1.6倍;氧化速率的速度隨著時間推移而減慢。
 
純碳化硅是無色透明的結晶,工業碳化硅有無色、淡黃色、淺綠色、深綠色、淺藍色、深藍色及黑色,透明程度歲顏色加深依次降低。磨料行業把碳化硅按色澤分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩類。其中無色至深綠色歸入綠色碳化硅類,淺藍色至黑色歸入黑色碳化硅類。黑色和綠色這兩種碳化硅機械性能略有不同,綠色碳化硅較脆,制成的磨具富于自銳性;黑碳化硅較韌,因此這兩種碳化硅用途也有所不同。
 


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本文“工業陶瓷碳化硅的性質”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2018-06-23 23:58:45
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