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       碳化硅晶體具有與金剛石類似的四面體結構單元,是以共價鍵為主結合而成的化合物。碳化硅晶體性質穩定,硬度僅次于金剛石(莫氏硬度9級),又稱為金剛砂。因其超常的硬度,碳化硅晶體主要用于制作磨料,部分用來生產碳化硅陶瓷。

       我公司碳化硅陶瓷選用黑SiC晶粒為主要原料,通過合理顆粒集配,加入工業Si及其它特殊添加劑,經過高溫燒結而成。

       碳化硅陶瓷具有:硬度高、耐磨性能好、熱震穩定性好、抗氧化性好、耐化學腐蝕等優良性能,尤其具有對磨料攻角不敏感的特性。





根據原料配比的不同及燒結工藝的不同,碳化硅陶瓷主要分為四種:


常用耐磨碳化硅陶瓷分類表

類別

土結合碳化硅陶瓷                

氧化硅結合碳化硅陶瓷                

氮化硅結合碳化硅陶瓷                

反應燒結碳化硅陶瓷

材料理化指標 

碳化硅含量(%:80                

密度(g/cm3:2.6                

莫氏硬度:9.0                

耐壓強度(MPa):≥98                

常溫抗折強度(MPa):20                

高溫抗折強度(1400℃,MPa):≥15                

使用溫度():1650                

線膨脹系數(1000):4.10-6                

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0003g

抗熱沖擊(1250℃水冷)≥25

碳化硅含量(%:80                

密度(g/cm3:2.6                

莫氏硬度:9.0                

耐壓強度(MPa):≥120                

常溫抗折強度(MPa):25                

高溫抗折強度(1400℃,MPa):≥20                

使用溫度():1650                

線膨脹系數(1000):4.10-6                

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0003g

抗熱沖擊(1250℃水冷)≥25                

碳化硅含量(%:≥72                

Si3N4含量(%):20                

密度(g/cm3:2.65                

莫氏硬度:9.0                

耐壓強度(Mpa):160                

常溫抗折強度(Mpa):≥45                

高溫抗折強度(1400℃,MPa):≥45                

使用溫度():1450                

線膨脹系數(1200):4.10-6                

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0005g

抗熱沖擊(1250℃水冷)≥25

碳化硅含量(%:≥81                

Si含量(%):≦19                

密度(g/cm3:3.0                

莫氏硬度:9.0                

常溫抗折強度(MPa):≥200                

高溫抗折強度(1200℃,Mpa):≥230   

使用溫度():1350                

線膨脹系數(1000):4.10-6 

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0003g

抗熱沖擊性能:差                

生產過程

                 

以碳化硅為主要原料,通過合理的粒度配比,以粘土為結合劑,經過混煉、成型、干燥、高溫燒結而成。                

                 

以碳化硅為主要原料,通過合理的粒度配比,添加氧化硅粉、氧化鋁粉及粘合劑,經過混煉、成型、干燥、高溫燒結而成。     

以碳化硅為主要原料,通過合理的粒度配比,添加金屬硅粉,經過混煉、成型、干燥后,在專門的氮氣氣氛爐窯中燒結而成,其間氮與硅反應生成氮化硅結合相。 

將α-SiC粉和石墨按比例混勻,經干壓成型,獲得碳化硅陶瓷原胚體,將原胚體放入真空反應燒結爐中滲硅燒結,硅與石墨反應生成β-SiC作為粘結相,從而得到致密的反應燒結碳化硅陶瓷。

性能特點

硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕、抗熱震性能最好                

硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕、抗熱震性能較好。                

強度高、硬度高、化學性能穩定、耐高溫、抗氧化性好、抗熱震性能好。                

硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性強、抗熱震性能差。                

用途

普通耐磨用途,彎頭、高溫爐煙管道、煤粉分配器、可調縮孔、圓風門、風機殼  

普通耐磨用途,彎頭、高溫爐煙管道、煤粉分配器、可調縮孔、圓風門、風機殼  

較高強度要求耐磨用途,砌筑高爐爐襯、高溫爐煙管道內襯、煤粉燃燒器內襯、循環流化床鍋爐旋風分離器、物料管道內襯、漿液泵泵殼內襯及葉輪

很高強度要求耐磨用途,脫硫噴嘴、機械密封件、旋流器內襯、高溫風機葉片及機殼。


碳化硅陶瓷與其他材料性能比較

幾種耐磨材料結構及性能對比表

項目

氧化硅結合碳化硅陶瓷                

氧化鋁陶瓷                

高鉻鑄鐵(雙金屬)                

碳化硅膠泥+龜甲網                

結構

                 

                 

                 

                 

材料理化指標

碳化硅含量(%):≥80                

密度(g/cm3:2.6                

莫氏硬度:9.0                

常溫抗折強度(MPa):25                

高溫抗折強度(1400℃,MPa):≥20                

氧化鋁含量(%):≥95                

密度(g/cm3:3.6                

洛氏硬度(HRA):≥80                

常溫抗折強度(Mpa):≥290                

Cr含量(%):23.028.0                

密度(g/cm3:7.9                

內壁硬度(HRC):≥50                

抗拉強度(Mpa):≥441                

碳化硅含量(%):≥80                

密度(g/cm3:2.8                

內壁硬度(HRC):60-80                

常溫抗折強度(Mpa):≥10                

磨損率

1-1.5毫米/萬小時                

1.5-2毫米/萬小時                

2-5毫米/萬小時                

2-5毫米/萬小時                

優點

硬度高、熱震穩定性好、                

對沖擊角度不敏感、整體套裝,不易脫落。大批量生產效率高。                

硬度高、耐腐蝕,單件、小批量生產效率高,使用方便、靈活。                

彎頭整體強度高、可靠性高。適合單件生產及批量生產。                

造價低,使用靈活、方便。適合單件生產及批量生產。                

缺點

單件生產成本較高、生產周期長、不適合單件生產。                

對攻角比較敏感,不適合耐垂直沖刷的場合、抗熱震性能差、使用過程中容易脫落。                

對攻角比較敏感、耐磨性能一般、密度較大。                

對攻角比較敏感、強度低、耐磨性能一般、容易脫落。                


碳化硅陶瓷與碳鋼、氧化鋁陶瓷、高鉻鑄鐵在五個攻角下的體積沖蝕率(mm3/g)試驗結果


注:來源于中國科學院沈陽金屬所《SiC材料的沖蝕磨損對比試驗報告》                              
   (沖蝕材料:碳化硅砂,沖蝕速度:32m/s)



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