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發布時間:2021-08-13 21:56  
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碳化硅(SiC),又稱金剛砂。1891年美國人艾契遜(Acheson)發明了碳化硅的工業制造方法。碳化硅是用天然硅石、碳、木屑、工業鹽作基本合成原料,在電阻爐中加熱反應合成。其中加入木屑是為了使塊狀混合物在高溫下形成多孔性,便于反應產生的大量氣體及揮發物從中排除,避免發生,因為合成IT碳化硅,將會生產約1.4t的(CO)。工業鹽(NaCl)的作用是便于除去料中存在的氧化鋁、氧化鐵等雜質。

一般來說,碳化硅耐火材料具有多方面的優良性能,例如,在比較寬的溫度范圍內具有高的強度、高的抗熱震性、優良的耐磨性能、高的熱導率、耐化學腐蝕性等。不過,也應看到,它的弱點是能力差,由此而造成高溫積脹大、變形等降低了使用壽命。
為了提高碳化硅耐火材料的性能,在結合劑方面做了不少的選擇工作。使用粘土(包括氧化物)結合,但并未能起到保護作用,碳化硅顆粒仍然受到氧化和侵蝕。50年代末,選擇用氮化硅(Si3N4)結合,作為碳化硅耐火材料的改進產品,確實具有很好的性(見圖1),且無顯著的膨脹現象。但是價格較貴;加之在反復加熱冷卻時有突然破壞的可能;而氮化硅本身的網絡結構帶有滲透性,不能從根本上保護碳化硅不被氧化。60年代初,又出現了用氧氮化硅(Si2ON2)結合的碳化硅耐火材料,比之氮化硅結合具有更好的性能,因為氧氮化硅粘附于碳化硅表面的氧化硅薄膜,并與其反應形成和碳化硅牢固結合的連續保護膜。同時,這種材料的價格適當,相當于用氧化物結合的碳化硅材料。
硅化可在普通大氣壓的碳管爐內進行,硅化溫度必須大于2000℃。如果在66.65MPa的真空爐中進行,則硅化溫度可降到1500~1600℃。產生硅蒸氣所用的硅粉顆粒尺寸為0.991~4.699mm。在大氣壓力下硅化時,硅粉可裝在石墨坩堝里。在真空下硅化時,則應裝在氮化硼(BN)坩堝里,因為此時硅會滲入石墨中并作用形成碳化硅而使石墨坩堝,而氮化硼與硅不潤濕。硅化所需的時間依據硅化的溫度及在該溫度下的硅的揮發量的不同而變化。在硅化完成后,坩堝內通常不應該再有硅殘留而都蒸發了。由于蒸發而附著在制品表面上的硅可用熱的處理除去。自結合碳化硅制品的強度為一般碳化硅制品的7~10倍,且能力提高了。
