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碳化硅陶瓷的常见应用简介
2015年05月22日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:4559
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随着科学技术的发展,特别是能源、空间技术的高度发展,经常要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能,才能在比较苛刻的工作环境中使用。由于碳化硅 陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,已成为尖端科学的重要 组成部分,受到普遍重视。碳化硅陶瓷大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域,并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。

 

碳化硅陶瓷常见应用简介:

 

1、耐火材料

国外将碳化硅用作耐火材料的数量大于用作磨料。我国亦在不断扩大这方面的应用,根据国外厂商的习惯,耐火材料黑色碳化硅通常分为3种牌号:

A、高级耐火材料黑碳化硅。这种牌号的化学成分要求与磨料用黑色碳化硅完全相同,主要用以制造高级碳化硅制品,如重结晶碳化硅制品、燃气轮机构件、喷嘴、氮化硅结合碳化硅制件、高炉高温区衬材、高温窑炉构件、高温窑装窑支承件、耐火匣钵等。

B、二级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温的窑炉构件,如马弗炉炉衬材料等。这些构件除利用碳化硅的耐热性、导热性外,在很多场合还兼用它的化学稳定性。

C、低品位耐火材料黑色碳化硅,其碳化硅含量要求大于83%,主要用于出铁槽、铁水包,炼锌业和海绵铁制造业等的内衬。

 

碳化硅耐火材料图示

 

2、军事方面

用 碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴,已应用于火箭技术中。碳化硅基复合材料制备的阿丽亚娜火箭尾喷管已成功应用。碳化硅密度居中,比Al2O3 轻20%,硬度和弹性模量较高,价格比B4C低得多,还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。碳化硅材料还具有自润滑性及摩擦系数小,约为硬质合金的 一半。它的抗热震性好、弹性模量高等特点在一些特殊地方获应用,如用来制成高功率的激光反射镜其性能优于铜质,由于密度低、刚性好、变形小。CVD与反应 烧结的碳化硅轻量化反射镜已经在空间技术中大量使用。

 

碳化硅防弹插板

 

3、电气和电工

利 用碳化硅陶瓷的高热导性能,绝缘性好作为大规模集成电路的基片和封装材料。碳化硅发热体是一种常用的加热元件,由于它具有操作简单方便,使用寿命长,使用 范围广等优点,成为发热材料中最经久耐用且价廉物美的一种,使用温度可达1600℃。此外,碳化硅还可用做避雷器的阀体和远红外线发生器等。

4、耐磨及高温件

利 用碳化硅陶瓷的高硬度、耐磨损、耐酸碱腐蚀等性能,在机械工业、化学工业中被用来制备新一代的机械密封材料,如滑动轴承、耐腐蚀的管道、阀片和风机叶片。 尤其是作为机械密封材料已被国际上确认为自金属、氧化铝、硬质合金以来第四代基本材料,它的抗酸、抗碱性能与其它材料相比是极为优秀的,几乎没有一种材料 可与之相比。利用碳化硅陶瓷的高热导性能,可用于冶金工业窑炉中的高温热交换器等,使用温度可达1300℃;用电镀方法将碳化硅微粉体涂 敷于水轮机叶轮上,可以大大提高叶轮的耐磨性能,延长其检修周期。用碳化硅制成的托辊,早已成功地应用于轧钢机上,它比金属托辊有更好的耐热性与耐磨性, 并能改善所轧钢材的质量。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广泛用于石油和化工等行业。碳化硅 还可作为高温热机械用材料,被首选为热机械的耐高温部件。诸如:作高温燃汽轮机的燃烧室、涡轮的静叶片、高温喷嘴等。用碳化硅制成活塞与气缸套用于无润滑 油无冷却的柴油机上,可减少摩擦30%~50%,使噪声明显降低。

 

碳化硅耐磨密封件图示

 

小结:碳 化硅陶瓷在石油、化工、汽车、机械和宇航等领域中的应用范围越来越广泛,迫切需要在提高碳化硅陶瓷性能的同时,降低生产成本。实现碳化硅陶瓷的低温烧结, 可显著降低能耗,明显降低生产成本,推动碳化硅陶瓷产品的产业化。与其它结构陶瓷相比,碳化硅原料来源丰富、制备工艺方法多,可以适应各种不同使用工况的 要求,是除了氧化铝以外最可能形成产业化规模的工程结构陶瓷。世界各国都十分重视碳化硅陶瓷的研究与应用开发。

(粉体圈 作者:梧桐)



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