碳碳化硅耐火材料

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1、廷化硅耐火材料的发展史摘要：我国从50年代，就幵始研究先进的结构陶瓷，SiC耐火制品也有40多年的研究历史，在50年代初，研制成功并迅速建成投产，满足了炼锌竖罐精馏的特殊要求［1］。前苏联、H木、美国对SiC耐火材料的研究更早一些。SiC耐火材料具有优良的fei温性能，广泛应用于化工、冶金、能源、机械、建材、刀具等领域。关键词：碳化硅耐火材料发展1前言SiC耐火材料是人们早已知晓的一种优质耐火材料。具冇强度高、导热系数大、抗震性好、抗氧化、耐磨损、抗侵蚀等优良的高温性能。在冶金、能源、化工等行业有许多用途。最初

2、的SiC耐火材料只是以粘土、Si02、硅酸盐、莫来石等为结合剂。现在高科技SiC制品得以广泛开发.并且已投入生产和应用，如氮化硅结合碳化硅、氣氧化硅结合碳化硅、反位烧结碳化硅(RBSC)(又称SiC)、重结晶碳化硅(R-SiC)、渗硅碳化硅(SiSiC)等SiC材料，材料与高温性能大大提高。随着生产技术的进步，SiC制品按照不同工艺制成如上所述多种用途的耐火材料，其高温性能也因此更加优良。例如，美WSiC公司生产Si^结合SiC,高温抗折强度(1350摄氏度)达到44MPa,为普通SiC砖的3倍，熔铸氧化铝砖的

3、20倍，粘土砖的50倍，抗氧化性能好，表面最高使用温度1750摄氏度，而普通SiC砖仅1500摄氏度，其他耐热等高温性能比普通SiC砖、铬铝砖、粘土砖都好［3］。R-SiC、RBSC、SiSiC等性能更加优良，从而使SiC耐火材料进入新的应用领域，得到人们的普遍重视，取得了更好的使用效果。但是，目前的SiC耐火材料存在一些不足之处，如抗氧化性、高温强度的提高等，都需进一步的研究。木文先介绍SiC结晶形态、性能和SiC的合成方法，简介了碳化硅耐火材料的发展史。2发展碳化硅01891年由E.G.Achcson发现'

4、碳化硅SiC兵宥a、P两种晶型，P-SiC的晶体结构与闲锌矿同型是立方晶系，si和C分别组成面心立方格,Si-C的原子间距为1.888A,a-SiC存着4H、15R和6H等约120种多型体，其中6H多型体是工业上应用最为广泛的。在6H，SiC中，Si与C交替成层状堆积，Si层问或C层间的距离为2.5A,Si-c的原子间距约为1.90AoSiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系，<1、P晶型也相互转化，温度在1600摄氏度以下吋SiC以P-Sic形式存在。当温度高于1600°C吋P-SiC通过再结晶的方式缓慢

5、转变成€!-3儿的多种变形体(41151^、6H等)。对于a--{3转化来说需耍较高的压力，而对{3-ci转化来说，仅需较低的压力。碳化硅各类型体问的转化不产生体积效应。一般认为SiC中微量杂质的固溶，既影响了a、P晶型间的转化，也影响了多型体之间热稳定性关系的转化，例如SiC屮生成固溶体的硼和氮可以促进转化，而杂质Fe的存在又促进YP—a的转化，A1的固溶加速SiC的-4H转化，并且使4H多型体稳定化，SiC是共价键性很强的化合物。SiC在高温下仍保持高的键合强度，因此SiC硬度高，弹性模量大，其宥优良的耐磨

6、损性能，SiC不会被大多数酸碱溶液所侵蚀。如(HC1,HN03，H2SO„NaOH,HF),在空气中加热会发生氧化反应，但常表现出钝氧化的特性。氧化时,SiC表而形成Si02薄膜抑制氧的进一步氧化。另外SiC也具有优良的导热性，纯SiC是绝缘体，掺杂SiC具有负温度系数，可以作为兵宥非线性电阻特征的高温发热元件l4'5hSiC在自然屮不存在，是一种人工合成的物质，1891年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今，以碳质材料为炉芯体的电阻炉，通电加热么1S102和碳的浞合物生

7、成碳化硅。加热到2500°C左右。高温使其发生反应：Si02+3C(s)=a-Si(^s)+2C0

8、及，CHoGHs,CC14等含碳气体或(CH3)2Si(CH3)4Cl3等同时含硅和碳的气体在高温下发生反应生成纳米级的｛3-SiC超细粉。我国的SiC于1949年6月由赵广和研制成功。1951年6月第一台制造SiC的工业炉在第一砂轮厂建成，从此结束了中国不能生产SiC的历史。1955年，Lely通过加热盛满SiC颗粒的反应器达2500°C,并向反应器里不断通入氩气，发现SiC在气和中