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碳化硅陶瓷的常見應用簡介
2015年05月22日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:5400
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隨著科學技術的發展,特別是能源、空間技術的高度發展,經常要求材料必須有耐高溫、抗腐蝕、耐磨損等優越性能,才能在比較苛刻的工作環境中使用。由于碳化硅 陶瓷材料具有抗氧化性強、耐磨性能好、硬度高、熱穩定性好、高溫強度大、熱膨脹系數小、熱導率大以及抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性,已成為尖端科學的重要 組成部分,受到普遍重視。碳化硅陶瓷大量應用于石油化工、冶金機械、航空航天、微電子、汽車、鋼鐵等領域,并日益顯示出其他特種陶瓷所無法比擬的優點。

 

碳化硅陶瓷常見應用簡介:

 

1、耐火材料

國外將碳化硅用作耐火材料的數量大于用作磨料。我國亦在不斷擴大這方面的應用,根據國外廠商的習慣,耐火材料黑色碳化硅通常分為3種牌號:

A、高級耐火材料黑碳化硅。這種牌號的化學成分要求與磨料用黑色碳化硅完全相同,主要用以制造高級碳化硅制品,如重結晶碳化硅制品、燃氣輪機構件、噴嘴、氮化硅結合碳化硅制件、高爐高溫區襯材、高溫窯爐構件、高溫窯裝窯支承件、耐火匣缽等。

B、二級耐火材料黑色碳化硅,含碳化硅大于90%。主要用于制造耐中等高溫的窯爐構件,如馬弗爐爐襯材料等。這些構件除利用碳化硅的耐熱性、導熱性外,在很多場合還兼用它的化學穩定性。

C、低品位耐火材料黑色碳化硅,其碳化硅含量要求大于83%,主要用于出鐵槽、鐵水包,煉鋅業和海綿鐵制造業等的內襯。

 

碳化硅耐火材料圖示

 

2、軍事方面

用 碳化硅陶瓷與其他材料一起組成的燃燒室及噴嘴,已應用于火箭技術中。碳化硅基復合材料制備的阿麗亞娜火箭尾噴管已成功應用。碳化硅密度居中,比Al2O3 輕20%,硬度和彈性模量較高,價格比B4C低得多,還可用于裝甲車輛和飛機機腹及防彈防刺衣等。碳化硅材料還具有自潤滑性及摩擦系數小,約為硬質合金的 一半。它的抗熱震性好、彈性模量高等特點在一些特殊地方獲應用,如用來制成高功率的激光反射鏡其性能優于銅質,由于密度低、剛性好、變形小。CVD與反應 燒結的碳化硅輕量化反射鏡已經在空間技術中大量使用。

 

碳化硅防彈插板

 

3、電氣和電工

利 用碳化硅陶瓷的高熱導性能,絕緣性好作為大規模集成電路的基片和封裝材料。碳化硅發熱體是一種常用的加熱元件,由于它具有操作簡單方便,使用壽命長,使用 范圍廣等優點,成為發熱材料中最經久耐用且價廉物美的一種,使用溫度可達1600℃。此外,碳化硅還可用做避雷器的閥體和遠紅外線發生器等。

4、耐磨及高溫件

利 用碳化硅陶瓷的高硬度、耐磨損、耐酸堿腐蝕等性能,在機械工業、化學工業中被用來制備新一代的機械密封材料,如滑動軸承、耐腐蝕的管道、閥片和風機葉片。 尤其是作為機械密封材料已被國際上確認為自金屬、氧化鋁、硬質合金以來第四代基本材料,它的抗酸、抗堿性能與其它材料相比是極為優秀的,幾乎沒有一種材料 可與之相比。利用碳化硅陶瓷的高熱導性能,可用于冶金工業窯爐中的高溫熱交換器等,使用溫度可達1300℃;用電鍍方法將碳化硅微粉體涂 敷于水輪機葉輪上,可以大大提高葉輪的耐磨性能,延長其檢修周期。用碳化硅制成的托輥,早已成功地應用于軋鋼機上,它比金屬托輥有更好的耐熱性與耐磨性, 并能改善所軋鋼材的質量。用碳化硅材料制成的砂泵及水力旋流器,具有很好的耐磨性能;用碳化硅材料制成的缸套等耐磨件可廣泛用于石油和化工等行業。碳化硅 還可作為高溫熱機械用材料,被首選為熱機械的耐高溫部件。諸如:作高溫燃汽輪機的燃燒室、渦輪的靜葉片、高溫噴嘴等。用碳化硅制成活塞與氣缸套用于無潤滑 油無冷卻的柴油機上,可減少摩擦30%~50%,使噪聲明顯降低。

 

碳化硅耐磨密封件圖示

 

小結:碳 化硅陶瓷在石油、化工、汽車、機械和宇航等領域中的應用范圍越來越廣泛,迫切需要在提高碳化硅陶瓷性能的同時,降低生產成本。實現碳化硅陶瓷的低溫燒結, 可顯著降低能耗,明顯降低生產成本,推動碳化硅陶瓷產品的產業化。與其它結構陶瓷相比,碳化硅原料來源豐富、制備工藝方法多,可以適應各種不同使用工況的 要求,是除了氧化鋁以外最可能形成產業化規模的工程結構陶瓷。世界各國都十分重視碳化硅陶瓷的研究與應用開發。

(粉體圈 作者:梧桐)



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