碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂,1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅。关于碳化硅的几个事件1905年 次在陨石中发现碳化硅。1907年 只碳化硅晶体发光二极管诞生。1
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碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂,1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅。关于碳化硅的几个事件1905年 次在陨石中发现碳化硅。1907年 只碳化硅晶体发光二极管诞生。1955年 理论和技术上重大突破,LELY提出生长碳化概念,从此将SiC作为重要的电子材料。1958年 在波士顿召开次世界碳化硅会议进行学术交流。
碳化硅非常,主要是因为碳化硅具有很高的硬度,是仅次于金刚石和碳化硼之外硬的材料。
碳化硅非常所以主要可以作为磨料来研磨其他材料,或者做成密封材料、轴承等器件,也可以在发动机缸体、活塞缸体等部分涂覆碳化硅图层来达到的效果。
碳化硅不但,而且还因为具有耐腐蚀、热膨胀系数低、耐高温、热导率高而作为很好的材料在多个领域得到应用。
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅(含SiC约85%)是的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能化。
碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅为常见的一种同质异晶物,在高于2000 °C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)。β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在2000 °C生成,结构如页面附图所示。虽然在异相触媒担体的应用上,因其具有比α型态更高之单位表面积而引人注目,而另一种碳化硅,μ-碳化硅为稳定,且碰撞时有较为悦耳的声音,但直至今日,这两种型态尚未有商业上之应用。
在灰铁、球铁和可锻铸铁方面,都是通过SiC+FeO=Si+Fe+CO[1]这个反应,用SiC来降低FeO和MnO在渣中的含量,从而净化铁液。由于碳化硅的熔点较高,加入碳化硅的时间是关键,如果加入太晚,碳化硅未全部进行熔解扩散,其中未熔融的碳化硅会以颗粒状的形态存在于铁液中,在铁液浇注后反而会形成渣眼;如果加入时间太长,铁液经过长时间的熔炼后,碳化硅所形成的形核也会慢慢消失,只能起到简单的增硅作用。因此建议,碳化硅的加入时间好是在中频炉熔融1/3炉料时,并且炉料已经化清时加入,伴随着铁液的搅拌作用,碳化硅的扩散效果会更好。笔者公司通过对比不加和加1%碳化硅的原铁液白口,检测三角试块对比(图4、图5),加入碳化硅的原铁液白口为6mm,不加碳化硅的原铁液白口为10mm。由于碳化硅经过一系列的冶金反应,反应产物中非平衡石墨可作为石墨生长的有效,降低了原铁液的白口倾向。
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