碳化硅是无色透明的晶体。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。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的 α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅)。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。碳化硅的工业制法是用石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。
物理机械性能
密度:各种碳化硅晶形的颗粒密度十分接近,一般认为是3.20克/毫米3,其碳化硅磨料的自然堆积密度在1.2--1.6克/毫米3之间,其高低取决于粒度号、粒度组成和颗粒形状。
硬度:碳化硅的莫氏硬度为9.2,威氏显微密硬度为3000--3300公斤/毫米2,努普硬度为2670—2815公斤/毫米,在磨料中高于刚玉而仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。
导热率:碳化硅制品的导热率很高,热膨胀系数较小,抗热震性很高,是好的耐火材料。
由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点,被用于各种耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件,是一种新型的工程陶瓷新材料。
为了鉴定碳化硅的生成或其与周围介质发生化学反应的可能性,必须了解SIC的热力学性能。
不同生产研究者提出的碳化硅热力学常数,往往差异很大。因此,必须对原有的数据比较分析,才能得出可信的数据。比较分析过往的数值可以计算出碳化硅的热力学数据。对于耐火材料用碳化硅,可以有个非常明确的热力学性能可信值。
通过上述热力学常数计算出的元素硅和碳生成碳化硅(Si+C=SIC)发生反应时自由能和热势的变化。当碳化硅处于固态的温度范围内(<1683K),计算是按焦木金一斯瓦尔茨曼公式进行的,而在存在液态硅的范围内(1683~2800K),经过分析计算咱们可以得出结论:就热力学方面而言,在低于3000K温度下固态或液态硅与石墨相互反应便能生成碳化硅。
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