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碳化硅陶瓷制件
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碳化硅陶瓷的制備方法主要有常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、高溫等靜壓燒結(jié)。用化學(xué)氣相沉積(CVD)法可制備碳化硅陶瓷薄膜。

SiC陶瓷不僅具有室溫強度高、耐腐蝕、耐磨和低摩擦系數(shù),而且具有較高的高溫強度和抗蠕變性能,使用溫度可達1600℃,是目前已知的陶瓷材料中高溫抗氧化、強度**的材料。缺點是脆性大,斷裂韌性較低。采用纖維、晶須和顆??稍鲰g補強SiC陶瓷,明顯提高SiC陶瓷的韌性和強度??蓮V泛用于石油、化工、汽車、航空航天、電子、原子能等領(lǐng)域,用作耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、密封、電子封裝等材料。

碳化硅與現(xiàn)在使用廣泛的金屬材料相比,具有以下優(yōu)點

1) 機械強度高,剛性好

機械強度高可以有效防止材料變形,這點至關(guān)重要。碳化硅的機械強度高于剛玉。例如,碳化硅的抗壓強度為224MPa,剛玉僅為75.7MPa;碳化硅的抗彎強度為15.5MPa,而剛玉則為8.72MPa。

2) 硬度大,耐磨損

碳化硅的硬度相當(dāng)高,按莫氏刻痕硬度為9.2~9.6,僅次于金剛石和碳化硼,高于剛玉而名列普通磨料的前茅。與金屬鋼制材料相比,它不僅硬度高,而且在無潤滑狀態(tài)下摩擦系數(shù)小,摩擦力相對較小,表面粗糙度小,具有良好的耐磨性。此外,它對外界物質(zhì)的沖擊抵抗能力強,提高了表面的承受能力。

3) 密度小

碳化硅材料的密度比金屬小,因而造出的設(shè)備更加輕巧。

4) 耐高溫,熱膨脹系數(shù)小

碳化硅是在高溫下制成的。在某些高溫環(huán)境下,要求材料既要有一定的加工強度,又要滿足加工精度,碳化硅陶瓷能達到這兩點。碳化硅的**使用溫度為800℃左右,而鋼的承受溫度僅為250℃。粗略計算,碳化硅的平均熱膨脹系數(shù)在25~1400℃范圍內(nèi)為4.4×10-6/℃。碳化硅的熱膨脹系數(shù)測定結(jié)果表明,其量值與其他磨料及高溫材料相比要小得多,如剛玉的熱膨脹系數(shù)可高達(7~8)× 10-6/℃。

5) 導(dǎo)熱系數(shù)高

碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)很高,這是碳化硅物理性能方面的另一個重要特點。碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)比其他耐火材料及磨料要大的多,約為剛玉導(dǎo)熱系數(shù)的4倍。碳化硅所具有的低熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱系數(shù),使其制件在加熱及冷卻過程中受到的熱應(yīng)力較小,這就是為什么碳化硅制件特別耐熱震的原因。

6) 耐腐蝕

世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值的3.5% ~ 4.2%,而碳化硅陶瓷的出現(xiàn)可以很好地解決這個問題。






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