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碳化硅制品及用途

作者:admin 发布日期: 2019-12-09 二维码分享

渗透碳化硅制品(SiSiC)是一种性能优良的SiC/Si复相陶瓷材料,材料中Si形成连续相或者SiSiC互为连续相,主要采用反应烧结工艺制备,故这种材料通常称为渗透反应烧结SiC.反应烧结SiCPopper20世纪50年代发明的,其基本原理是:具有反应活性的液SiSi合金,在毛细管力的作用下渗入含C的多孔陶瓷素坯,并与其中的C反应生成SiC,新生的SiC原位结合素坯中原有的SiC颗粒,浸渗剂填充素坯中的剩余气孔,完成致密化过程。其生产工艺流程为SiC粉、C粉和结合剂混合成型烘干气氛保护排焦高温渗Si(真空烧结)机械加工,当前国内外绝大多数采用该工艺制备SiSiC产品。反应烧结SiC工艺具有以下优点:工艺简单、烧结温度低、时间短、净尺寸烧结、易制备大型复杂形状制品,生产成本远低于热压和无压烧结SiC.

SiSiC秉承了SiC陶瓷的几乎所有优点,包括强度高、硬度大、抗热震性好、耐磨性和耐腐蚀性好、热导率高、线膨胀系数低和优异的抗氧性能,显气孔率低(0.5%左右),是一种性能优良的高技术陶瓷材料。SiSiC可用作陶瓷锟棒、烧嘴、热电偶保护管、喷砂嘴、大型锅炉脱硫喷嘴、密封件及窑具(横梁、棚板、匣钵)等,其中用量较多的是陶瓷锟棒、横梁和烧嘴。

国际上SiSiC用作窑具始于20世纪90年代初期,国内在1994年开始有类似产品生产,但性能比进口产品差距甚远。1996年,潍坊华美精细技术陶瓷有限公司与德国FCT公司合作引进生产线全面投产,我国SiSiC制品从此在技术性能和生产工艺方面基本与国际接轨。目前,我国SiSiC产品质量达到世界先进水平,产品已批量出口到德国、意大利和韩国等国家。表14-134比较了国内外SiSiC制品的技术指标,同时与R-SiC作了比较。


SiSiC制品.典型的用途是用作1350以下工业窑炉的薄壁中横梁和陶瓷锟棒。与R-SiC窑具产品相比,具有以下特点:显气孔率很低,具有很强的抗氧化能力;高温下的抗折强度是R-SiC的两倍,承载能力更大;导热能力更好;在极限使用温度范围,体积稳定性好。在低于1350使用条件下,SiSiC窑具寿命一般是R-SiC2~3倍。SiSiC产品价格昂贵,过去一般是R-SiC1.2~1.3倍,但经济上是非常合算的。当前,国内SiSiC产品价格有了较大幅度的降低,大多数产品的价格低于R-SiC.与通常使用的氧化物和氮化物结合SiC制品相比,其用量要少得多。

SiC质制品是以SiC为次要成分或辅助成分的含SiC耐火制品。目前,各国尚无这类制品统一的规格、名称。按其材质不同,它可分为黏土熟料SiC制品、高铝SiC制品、莫来石SiC制品、锆英石SiC制品等。由于这类制品含有50%以下的SiC,其抗热震性,导热性和强度显著提高。目前在工业中应用较多的是黏土熟料SiC制品、高铝SiC制品和刚玉SiC制品等。

黏土熟料SiC制品:简称熟料SiC制品,是用耐火黏土和黏土熟料加入SiC而制成的制品,其生产工艺与制造黏土砖相似。往黏土熟料中加入少量SiC,对提高制品的抗热震性有显著效果。随配料中SiC细粉含量的增加,制品的抗热震性逐渐提高。

高铝SiC制品:以氧化铝为主体的兼有高抗热震性、高强度、高耐火度和高导热性耐火材料。高铝SiC制品的常温强度很高,高温强度也较高。制品的性能与SiC加入量的依存关系与上述熟料SiC制品相同,以细粉状加入坯料中,.适宜加入量是30%。.终烧成温度为1370~1380,保温6~8h。也可制备含磷酸的高铝SiC质高强度烧成制品,这种制品具有高的抗热震性与良好的热传导性,其强度亦较高。

刚玉SiC制品:刚玉制品的强度高,耐磨性好,抗渣性强,但其抗热震性低。为改善其抗热震性,加入少量SiC细粉有显著效果,随着SiC细粉量增加,抗热震性有规律地提高。以棕刚玉为骨料,加入10%SiC细粉,磷酸为结合剂,经高压成型,在1450烧成而制得的轧钢加热炉用滑轨砖,使用效果良好。

SiC制品属于高级耐火材料,具有机械强度高、热导率高、抗热震性和耐磨损性好,抗碱侵蚀性优良、抗渣和抗氧化性优良,以及对部分熔融金属抵抗能力强等特征,已被广泛地应用于钢铁、有色冶金、石油、化学、电力、陶瓷和航空航天等工业领域,并日益展示出其他耐火材料所无法比拟的优点。表14-135SiC制品的用途进行了总结。


 

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