常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体,一种是绿碳化硅,含SiC97%以上,主要用于磨硬质含金工具。根据其化学性质和成份的不同,碳化硅通常可分为:酸性碳化硅(石英、硅砖)。另一种是黑碳化硅,有金属光泽,含SiC95%以上,强度比绿碳化硅大,但硬度较低,主要用于磨铸铁和非金属材料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到可供开采的矿源。
工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅是一种新型的强复合脱氧剂,取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧,和原工艺相比各项理化性能更加稳定脱氧效果好。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。
绿碳化硅制成的磨具,多用于硬质合金、钛合金、光学玻璃的磨削,一起也用于缸套的珩磨。喷雾和分散弥雾法,这种方法是利用特定的设备,使牌高分散状态的液相或半液相的碳化硅废料直接成为固体颗粒。立方碳化硅磨具于微型轴承的超精磨。用电镀办法将碳化硅微粉涂敷于水轮机叶轮上,可大大提高叶轮的耐磨性;用机械压力将立方体SiC200号磨粉与W28微粉压入内燃机的汽缸壁上,可延长缸体寿数一倍以上。
在电气工业中,碳化硅可用做避雷器阀体、硅碳电热元件、远红外线发生器等。采用碳化硅废料做预留膨胀间隙填充物,可以有效保证施工质量,一方面是碳化硅废料具有良好的绝热保温性能。在电子工业中,如在工业碳化硅炉内或在工业炉上用特别办法培育出来大片完好的碳化硅单晶体,可作为发光二极管的基片;高纯碳化硅晶体是制造耐辐射高温半导体的材料。碳化硅是少量禁带宽度大(2.86eV)且具有P及n两种导电类型的半导体资料之一。
目前国内外广泛应用于转炉、电炉、连铸、炉外精炼以及钢包中的碳化硅,是20世纪80年***展起来的一类较为新型的碱性碳化硅——碳复合碳化硅。碳复合碳化硅中一般含有3%~30%的碳。在炼钢过程中,碳的氧化反应是冶炼过程的重要反应。
把钢水中的含碳量氧化降低到所炼钢号的规格内,是炼钢的重要任务之一。铸造用碳化硅尽量在90%左右,一是高纯料,硬度高,熔点也高,低纯料可能杂质太多。而碳化硅的脱碳会造成钢水中碳的含量增加改变钢的组成,尤其在冶炼纯净钢、超纯净钢时,碳化硅的脱碳会对钢水及钢材质量产生较大的影响。碳化硅的脱碳机理为:当冶炼进行的一定程度后,钢与碳化硅之间存在一定的液相隔离层。反应物在碳化硅表面形成一个固相产物层,碳化硅中的组成元素穿过该层扩散到钢水中。
碳化硅半导体能应对“极端环境”,据称,碳化硅晶片甚至可以经受住金星或太阳附近的热度。 前期的研究表明,即使在560摄氏度的高温中,碳化硅晶片在没有冷却装置的情况下仍能正常运作。
碳化硅晶片在通讯领域具有广阔的运用前景,能让高清晰电视提供更清晰的信号和图像;也可以用在喷气和汽车引擎中,监测电机运转。碳化硅可以将有用的金属氧化物被还原为金属在钢中被吸收,减少钢水的损耗,提高产量。同时,它还可运用于太空探索领域,帮助核动力飞船执行更繁杂的任务。 法国物理学家预言,在芯片制造领域,碳化硅取代硅已为时不远。
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