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碳化硅的性質

碳化硅分子式為SiC,其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉,可作為磨料和其他某些工業材料使用。工業用碳化硅于1891年研制成功,是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供開采的礦源。純碳化硅是無色透明的晶體。工業碳化硅因所含雜質的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結構分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化硅)α-SiC由于其晶體結構中碳和硅原子的堆垛序列不同而構成許多不同變體,已發現70余種。β-SiC2100以上時轉變為α-SiC。碳化硅的工業制法是用優質石英砂和石油焦在電阻爐內煉制。煉得的碳化硅塊,經破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產品。

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用品種,都屬α-SiC黑碳化硅含SiC98.5%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。綠碳化硅含SiC99%以上,自銳性好,大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適于軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra320.16微米一次加工到Ra0.040.02微米。

碳化硅由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命12倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級碳化硅(含SiC85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,具有優良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。

 

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