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碳化硅陶瓷
摘要：SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。并且在石石油、化工、微电子、汽车、航天航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用，所以了解SiC是必要的。
关键词：碳化硅人造材料广泛的应用优良的性能
SiC陶瓷因其具有优良的高温强度、耐磨耐腐蚀性能以及抗热震性而得到越来越广泛的应用。SiC陶瓷在材料领域发挥着越来越重要的作用。因此,迫切需要在SiC材料方面进行进一步的研究,以便在不断提高其优良性能的同时,降低生产成本,简化生产工艺,推动SiC陶瓷产品的产。
一、发展简史
碳化硅（ＳｉＣ）最初的用途是作为磨具、磨料和耐火材料，后发展到作为加热元件——硅碳电阻棒的原料使用。直到２０世纪中叶，特别是７０年代以后，ＳｉＣ独特的性能才被人们逐渐认识。因为它具有耐高温、耐磨耗、耐腐蚀及高的热传导率等特点，被开发的用途越来越多，应用面越来越广，作为一种新型的精细陶瓷材料，受到了人们极大的关注。日本对ＳｉＣ的开发研究起步较晚，但取得的成绩十分突出，１９８５～１９８８年仅４年的时间就有７４个企业拭芴?化硅生产线。项目建成后将无疑为?宁夏协成冶金制品有限责任公司年产2.4万吨高质密碳化硅冶炼项目可行性研究报告-4-在日本申请了１９３项有关ＳｉＣ生产技术的专利。目前日本在ＳｉＣ粉体生产工艺和商品化方面属世界领先地位。ＳｉＣ和其它精细陶瓷制品的销售额占世界精细陶瓷制品总销售额的６０％以上，取得了非常显著的成绩。
目前，我国绝大多数碳化硅生产企业的都是普通一级碳化硅，普通碳化硅含量最高达到97%，体积密度为2.7g/cm3。莫氏硬度为9.2，新莫氏硬度为13，高质密碳化硅含量在98.5%以上，且各项指标很理想，体积密度为3.0g/cm^3。莫氏硬度为9.5，新莫氏硬度为15。由于高质密产品比普通产品硬度高、韧性好、抗压强度大的优点，正逐渐被国际上许多国家和行业认可，在应用范围上更加广泛，发展前景更加广阔。正是由于高质密碳化硅优于普通碳化硅的特点，用途极为广泛，还有很大的市场潜力。目前美国海军正在把碳化硅应用于许多先
进的军用电子系统,例如海军的高性能雷达系统等。
主要成分
1.碳化硅
碳化硅是一种人造材料，只是在人工合成碳化硅后,才证实陨石中及地壳上偶然存在碳化硅,，化硅的分子式为SiC，分子量为40.07,质量百分组成为70.045的硅与29.955的碳，碳化硅的密度为3.16～3.2g/cm^3。
2.碳化硅颜色
纯碳化硅是无色透明的结晶,工业碳化硅有无色、淡黄色、浅绿色、深绿色、浅蓝色、深蓝色乃至黑色的,透明程度依次降低。磨料行业把碳化硅按色泽分为黑色碳化硅和绿色碳化硅2类。其中无色的至深绿色的都归入绿色碳化硅类,浅兰色的至黑色的则归入黑色碳化硅类。黑色和绿色这2种碳化硅的机械性能略有不同,绿色碳化硅较脆,制成的磨具富自锐性;黑碳化硅较韧,因此,这2种碳化硅的用途也就有所不同。
3.碳化硅硬度
碳化硅的硬度相当高,仅次于几种超硬材料,高于刚玉而名列普通磨料的前茅,按莫氏刻痕硬度为9.2,克氏显微硬度为2200～2800kg/mm^2(负荷100g)。碳化硅的热态硬度虽然随着温度的升高而下降,但仍比刚玉的硬度大很多。绿色碳化硅和黑色碳化硅的硬度,不论在常温或是在高温下都基本相同,没有发现本质上的差别;一种含铈的碳化硅,其硬度则略高于一般碳化硅。
4.碳化硅结构
碳化硅是一种典型的共价键结合的稳定化合物。
从理论上讲,碳化硅均由SiC四面体堆积而成,所不同的只是平行结合或反平行结合。SiC有75种变体,如α-SiC、β-SiC、3C-SiC、4H-SiC、15R-SiC等,所有这些结构可分为方晶系、六方晶系和菱形晶系,其中α-SiC、β-SiC最为常见。α-SiC是高温稳定型,β-SiC是低温稳定型。β-SiC在2100～2400℃可转变为α-SiC,β-SiC可在1450℃左右温度下由简单的硅和碳混合物制得。利用透射电子显微镜和X-射线衍射检测技术可对SiC显微体进行多型体分析和定量测定。为了区别各种不同的结构,需要有相应的命名方法。命名方法常用的是:把低温类型的立方碳化硅叫做β—SiC,而其余六方的、菱形的晶胞结构一律称为α—SiC。这种命名方法与相律惯例以及矿物学命名都不相符,但因其很方便,也就颇为流行。
5.化学性质
碳化硅本身很容易氧化,但它氧化之后形成了一层二氧化硅薄膜,氧化进程逐步被阻碍。在空气中,碳化硅于800℃时就开始氧化,但很缓慢;随着温度升高,则氧化速度急速加快。碳化硅的氧化速率,在氧气中比在空气中快1.6倍;氧化速率的速度随着时间推移而减慢。如果以时间推移对氧化的数量描图