碳化硅用途广泛,越来越来的新市场正待开发;以线切割为代表的新型领域,正带着碳化硅行业换代升级;随着经济形势的好转,碳化硅行业也会迎来一定的发展机会,需要注意的是***对环境的管控将会更加严厉。
碳化硅的技术研发呈加速趋势,替代技术大量出现。太阳能光伏产业仍处在快速成长期,有多种技术在激烈竞争。目前晶硅电池在市场份额上占了主要地位,但是其他技术也在快速演进中。如若把硅晶电池看做一代电池技术,今后会有无机薄膜电池、薄膜电池等二三代电池技术。电池技术会向更高的发电效率上发展,这是一种趋势。②绿碳化硅含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套。
目前广泛应用于转炉、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。冶金选矿行业的应用:碳化硅硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能,是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器,矿斗内衬的理想材料,其耐磨性能是铸铁。
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。用做增强材料时,常与碳纤维或玻璃纤维合用,以增强金属和陶瓷为主,如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等,还可用做体育用品,其短切纤维则可用做高温炉材等。
碳化物材料熔点较高,大都在3000℃以上,如TiC熔点3107℃,ZrC熔点3530℃。在较高温度下,碳化物会氧化,熔点高于石墨和碳。多数碳化物硬度高,有良好的导电和导热性。部分碳化物性能见表8-6。碳化物基本合成方法有:金属与碳粉直接化合法;碳化硅的工业生产方法是将石英砂、煤焦、锯末和盐混合在一起,在电阻炉中加热到2200℃左右,盐的作用是除去石英砂和煤焦中的杂质,而锯末的作用是产生气孔,使生成的气体容易逸出。碳还原法;金属与含碳气体反应。
生产碳化硅制品,首先要有碳化硅原料。碳化硅的工业生产方法是将石英砂、煤焦、锯末和盐混合在一起,在电阻炉中加热到2200℃左右,盐的作用是除去石英砂和煤焦中的杂质,而锯末的作用是产生气孔,使生成的气体容易逸出。电炉中间用石墨或碳颗粒堆积成柱状电阻发热体,所配原料紧密填充在发热体四周。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。
这部分炉料在制炼时未达到反应温度,因而不起反应,只起保温作用,它在炉中所占的位置叫保温带。保温带炉料与反应带炉料的配制方法、制炼后该部位炉料的利用方法不尽相同。有一种工艺方法,在保温带的特定区域内装炉时装以新料,制炼后取出配到反应料中去,这就叫做焙烧料。若将保温带上未反应的料经再生处理,稍加焦炭及适量木屑,配制成保温料重新利用,就称之为乏料。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。
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