Что такое карбид кремния?

коричневая корундовая крошка

1. Введение в карбид кремния

1.1 Что такое карбид кремния?

Химическая формула карбида кремния - SiC, это неорганическое вещество, которое получают в печи сопротивления. Путем переплавки трех видов сырья, таких как кварцевый песок, нефтяной кокс (или каменноугольный кокс) и опилки, можно получить карбид кремния. 

карбид кремния

1.2 История развития карбида кремния

В 1891 годуАмериканский ученый Ачесон случайно обнаружил карбид, проводя в лаборатории эксперименты с электрически плавящимися алмазами. 

В 1893 годуАчесон разработал промышленный метод выплавки карбида кремния, известный как печь Ачесона, который используется с тех пор. Этот метод предполагает использование печи сопротивления с угольным сердечником для электрического нагрева смеси кварца (SiO2) и углерода, что приводит к получению карбида кремния. 

В 1905 годуКарбид кремния впервые был обнаружен в метеоритах. 

2. Свойства карбида кремния

2.1 Физические свойства карбида кремния

Кристаллическая структура

Карбид кремния имеет различные кристаллические структуры, включая гексагональную (4H-SiC, 6H-SiC) и кубическую (3C-SiC).

Твердость

Карбид кремния известен своей исключительной твердостью, составляющей 9,5 по шкале Мооса.

Температура плавления

Карбид кремния имеет очень высокую температуру плавления - около 2 730°C (4 946°F).

Теплопроводность

Карбид кремния обладает хорошей теплопроводностью, что делает его эффективным проводником тепла.

2.2 Химические свойства карбида кремния

Химический состав

Химическая формула карбида кремния - SiC, в состав которого входят два основных элемента - кремний (Si) и углерод (C).

Химическая стабильность

Карбид кремния обладает высокой химической стабильностью, особенно в агрессивных средах и при высоких температурах.

Антиоксидант

Карбид кремния обладает отличной стойкостью к окислению.

3. Процесс производства карбида кремния

3.1 Как производится карбид кремния?

Процесс Ачесона:

В 1891 году, Эдвард Ачесон разработал процесс Ачесона, который считается самым ранним методом получения карбида кремния.

В этом процессе смесь высокочистого кремнезема (песка) и углерода (обычно нефтяного кокса или антрацита) нагревается в электрической печи сопротивления при высоких температурах (около 2000-2500 градусов Цельсия).

В результате реакции образуются кристаллы карбида кремния, которые затем измельчаются и перерабатываются в нужные формы.

Карботермическое сокращение:

Карботермическое восстановление предполагает нагревание смеси кремнезема (SiO2) и углерода в электропечи.

Химическая реакция может быть представлена как SiO2 + 3C → SiC + 2CO.

Этот процесс обычно осуществляется при температуре свыше 2000 градусов Цельсия.

3.2 Виды карбида кремния

Существует два основных типа карбида кремния, чёрный карбид кремния, и зелёный карбид кремния, оба из которых принадлежат к α- SiC.

① Содержание SiC в черном кремнии превышает около 95%, и он имеет лучшую твердость, чем зеленый карбид кремния. 

В основном он используется для обработки материалов с низкой прочностью на разрыв, таких как стекло, керамика, камень, огнеупорные материалы, чугун и цветные металлы.

Зеленый карбид кремния ② содержит более 97% SiC и обладает хорошими самозатачивающимися свойствами. В основном он используется для обработки твердых сплавов, титановых сплавов и оптического стекла, а также для хонингования гильз цилиндров и прецизионной заточки режущих инструментов из быстрорежущей стали.

3.3 Преимущества карбида кремния

Высокая твердость * Стабильность при высоких температурах * Износостойкость * Химическая инертность

Высокая теплопроводность * Электропроводность * Абразивные свойства * Высокая эффективность резки

4. Применение карбида кремния

Применение абразива:

Карбид кремния - искусственно синтезированный карбид с молекулярной формулой SiC. По твердости по шкале Мооса его превосходит только алмаз.

Благодаря высокой твердости карбид кремния обладает высокой износостойкостью и широко используется в качестве абразивного материала в шлифовальных кругах и других абразивных изделиях.

Применение огнеупоров:

SiC широко используется в качестве высокоэффективного огнеупорного материала или добавки для улучшения характеристик огнеупорных материалов, особенно шлакоустойчивости и устойчивости к тепловым ударам, благодаря таким своим преимуществам, как низкий коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность, высокотемпературная прочность, хорошая шлакоустойчивость и способность образовывать защитное окисление.

Применение функциональной керамики:

Керамические материалы из карбида кремния обладают многими превосходными свойствами, такими как высокотемпературная стойкость, хорошая износостойкость, малый коэффициент теплового расширения, высокая твердость, стойкость к тепловому удару, стойкость к химической коррозии и т.д., поэтому они широко используются в автомобилях, машиностроении, химической промышленности, охране окружающей среды, космических технологиях, информационной электронике, энергетике и других областях.

Применение металлургических:

В металлургической промышленности черный карбид кремния используется при производстве железа и стали. Его можно добавлять в расплавленный металл для улучшения его свойств и повышения качества конечного продукта.

По твердости по шкале Мооса карбид кремния превосходит только алмазы. Он обладает высокой износостойкостью и является идеальным материалом для износостойких трубопроводов, рабочих колес, камер насосов, циклонов и футеровки шахтных бункеров. По износостойкости он более чем в пять раз превосходит чугун и резину, а также является одним из лучших материалов для взлетно-посадочных полос в авиации.

Связанный блог

Сопутствующие товары

Оглавление

Добро пожаловать на запрос

Свяжитесь с нашими профессиональными продавцами, заполнив форму, мы предлагаем круглосуточную бесплатную консультацию.

Эксклюзивные предложения Наслаждение

Благодарим вас за интерес к нашему продукту! Оставьте сообщение сейчас, и мы предложим вам эксклюзивные скидки или индивидуальные планы, чтобы помочь вам получить больше выгоды.