多型體是工業上應用為廣泛的。在6H,SiC中,Si與C交替成層狀堆積,Si層問或C層間的距離為2.5,Si-C的原子間距約為1.90?。 SiC的多種型體之間存在著一定的熱穩定性關系, α、β晶型也相互轉化,溫度在1600攝氏度以下時SiC以 β-SiC形式存在。當溫度高于1600℃時β-SiC通過再結晶的方式緩慢轉變成 α-SiC的多種變形體(4H、15R、6H等) 。對于α--β轉化來說需要較高的壓力,而對β-α轉化來說,僅需較低的壓力。碳化硅各類型體問的轉化不產生體積效應。一般認為S iC中微量雜質的固溶, 既影響了α、β晶型間的轉化,也影響了多型體之間熱穩定性關系的轉化,例如SiC中生成固溶體的硼和氮可以促進轉化, 而雜質Fe的存在又促進了β一α的轉化, Al的固溶加速SiC的-4H轉化,并且使4H多型體穩定化,SiC是共價鍵性很強的化合物。 SiC在高溫下仍保持高的鍵合強度,因此SiC硬度高,彈性模量大,具有優良的耐磨損性能,SiC 不會被大多數酸堿溶液所侵蝕。如(HC1,HNO3 ,H2SO4,NaOH,HF ),在空氣中加熱會發生氧化反應,但常表現出鈍氧化的特性。氧化時,SiC表面形成SiO2 薄膜抑制氧的進一步氧化。另外SiC也具有優良的導熱性,純SiC是絕緣體,摻雜SiC具有負溫度系數,可以作為具有非線性電阻特征的高溫發熱元件[4、5]。 SiC在自然中不存在,是一種人工合成的物質,1891年艾奇遜研究出來了工業冶煉碳化硅的方法,也就是大家常說的艾奇遜爐,一直沿用至今,以碳質材料為爐芯體的電阻爐,
通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。加熱到2500℃左右。高溫使其發生反應: SiO2 +3C(s)=α-SiC (S)+2CO(g) ( 1 ) 用電爐生產以來,先利用其硬度用作人造磨料。其后在1893年用作高溫材料。在工業生產中,用于合成SiC的石英砂和焦炭通常含有Al、Fe等金屬雜質。因此得到的SiC一般都含有少量的雜質。其中,雜質含量少的呈色, 稱為綠色SiC。雜質含量多的呈黑色,被稱為黑色SiC。1925年卡普倫登公司宣布研制成功綠色SiC。[3,6] 1931先在氧氣介質中用四氯化硅和甲苯反應合成SiC。SiCl4和SiH4 等含硅的氣體以及,CH4,C3H8 ,CCl4 等含碳氣體或 (CH3)2Si(CH3)4 C13 等同時含硅
和碳的氣體在高溫下發生反應生成納米級的β-SiC超細粉。 我國的 SiC于1949年6月由趙廣和研制成功。1951年6月前列臺制造SiC的工業爐在前列砂輪廠建成,從此結束了中國不能生產SiC的歷史。 1955年,Lely通過加熱盛滿SiC顆粒的反應器達2500℃,并向反應器里不斷通入氬氣,發現SiC在氣相中成核,并長成晶體。這種生長SiC單晶的方法被稱Lely法。這是理論和技術上重大突破。接著又發展TPVT技術[581、化學氣相沉積法【59】、液相外延法[601等SiC單晶生長的技術。隨著碳化硅單晶技術發展相應的碳化硅耐火材料也在穩步的發展著]五五年以前的SiC耐火材料只是以粘土、SiO2等為結合相。 粘土為結合相 這種碳化硅耐火材料是以可塑性粘土作為結合制造的,這種制品由于粘土多,故在較低溫度下也能夠燒結,但耐火度低、高溫軟化、抗氧化性都不能使 !"# 材料的本來特性充分發揮作用。目前,我國陶瓷行業中,粘土結合碳化硅質窯具用量占很大比例,國內有多家生產這種窯具的企業。 SiO2為結合相 SiO2結合制品是在碳化硅中加入一定量的Si02(Si02微粉和石英粉),加入比例大約是:SiO2 10% ,SiC 90%[ 10 ]。在沒有其他礦物添加劑時,借助燒成過程中,SiC顆粒接觸表面氧化生成SiO2 薄膜將SiC顆粒結合起來,因其原料純度較高,低熔物雜質含量少,因此它的一些高溫性能比粘土結合制品要優良的多,但這種制品的高溫性能也受成形壓力等工藝影響。可在1200℃以上氧分壓高的氣氛下使用,一般作用棚板、支柱等。 到了1955年,美國Casrborundum公司在生產硅酸鹽結合SiC材料的基礎上研制成功了NSiC高級耐火材料,并獲得了專利權[7、8]。 Si3N4本身的高溫性能優良,所以可以用作 SiC制品的結合劑,NSiC是近20年發展起來的一種高科技SiC耐火材料。Si3N4和SiC均為共價鍵性極強的化合物,有相似的物理化學性能,在高溫 狀態下仍保持高的鍵合強度。NSiC是在SiC顆粒的混合物中,加入細粉碎的硅粉(大約l5-25%),在氮化爐中通人高純 以一定的溫度和壓力制度氮化反應燒結,Si與N2生成α-Si3N4β-Si3N4,把堅硬的SiC結合起來,形成致密的網絡結 構( Si3N430%+70%SiC)。鄭州榮盛作為專業的耐火材料生產廠家,我們擁有豐富的窯爐建設和改造經驗,如果您有相關的疑問和需求都可來電我們榮盛市場部進行咨詢,我們會本著誠摯的服務態度向您提供專業的管道解決方案。