碳化硅的结构性质和用途
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碳化硅的结构性质和用途【摘要】SiC陶瓷材料因其具有良好的耐磨、耐冲刷、耐腐蚀等优异的特性
被广泛应用机械、化工等行业。本文采用双向加压的压制成型方法通过无压烧结成功的研制了在高耐磨、耐冲刷环境下所使用的喷砂机用喷砂嘴。
【关键字】引言
结构与晶型碳化硅（SiC）俗称金刚砂，又称碳硅石是一种典型的共价键结合的化合物，自然界几乎不存在。碳化硅晶格的基本结构单元是相互穿插的SiC4和CSi4四面体。四面体共边形成平面层，并以顶点与下一叠层四面体相连形成三维结构。SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。常见的SiC多形体列于下表：
SiC常见多型体及相应的原子排列
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多型体
晶体结构单位晶胞中参数
原子排列次序
C（βSiC）2H（αSiC）4H（αSiC）6H（αSiC）8H（αSiC）
15R（αSiC）
六方六方六方六方六方菱方
1
ABCABCABC
2
ABABAB
4
ABACABAC
6
ABCACBABCACBA
8
ABCABACBA
15
ABCACBCABACABCBA
性能碳化硅（SiC）陶瓷，具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此，已经在石油、化工、机械、航天、核能等领域大显身手，日益受到人们的重视。例如，SiC陶瓷可用作各类轴承、滚珠、喷嘴、密封件、切削工具、燃汽涡轮机叶片、涡轮增压器转子、反射屏和火箭燃烧室内衬等等。制备与烧结碳化硅是用石英砂、石油焦或煤焦、木屑生产绿色碳化硅时需要加食盐等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。碳化硅陶瓷的烧结方法有：无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结。采用采用不同的烧结方法，SiC陶瓷具有各异的性能特点。如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较多，反应烧结SiC相对较低。另一方面，SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强
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