目前工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于很硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能,是一种半导体。纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。
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目前工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级,仅次于很硬的金刚石(10级),具有优良的导热性能,是一种半导体。纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。
碳化硅在三大领域的作用?
在半导体领域的应用:碳化硅一维纳米材料由于自身的微观形貌和晶体结构使其具备更多的优异性能和更加广泛的应用前景,被普遍认为有望成为第三代宽带隙半导体材料的重要组成单元。第三代半导体材料即宽禁带半导体材料,又称高温半导体材料,主要包括碳化硅、氮化、氮化铝、氧化锌、金刚石等。
这类材料具有宽的禁带宽度、高的热导率、高的击穿电场、高的抗辐射能力、高的电子饱和速率等特点,适用于高温、高频、抗辐射及大功率器件的制作。第三代半导体材料凭借着其优异的特性,未来应用前景十分广阔。碳化硅可用于单晶硅、多晶硅、钾、石英晶体等、太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。
常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体,一种是绿碳化硅,含SiC97%以上,主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅,有金属光泽,含SiC95%以上,强度比绿碳化硅大,但硬度较低,主要用于磨铸铁和非金属材料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源。
工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
碳化硅的工业制法是用石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的基本品种,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属。
在炼钢过程中,炉衬耐火砖受到侵蚀后,砖的脱碳层和反应层发生结构变化引起松弛。受熔融钢水、炉渣、炉气以及兑入铁水和加入散料、废钢时的机械冲刷,使得碳化硅脱落并卷入钢溶液中,形成非金属夹杂。钢材中的非金属夹杂物与钢材本身的性能有很大差别。
从力学角度分析,非金属夹杂物的存在部位是钢材的应力集中点,对钢材的强度、刚度以及持久等力学性能都有很大影响。因此,非金属夹杂是影响钢材质量的严重缺陷之一。构成碳化硅的一些元素,直接溶解到钢水中,使得熔池中的氧、碳及其他非金属元素增加。在一定条件下,钢水中非金属元素之间相互反应生成非金属夹杂物。
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