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       碳化硅晶体具有与金刚石类似的四面体结构单元,是以共价键为主结合而成的化合物。碳化硅晶体性质稳定,硬度仅次于金刚石(莫氏硬度9级),又称为金刚砂。因其超常的硬度,碳化硅晶体主要用于制作磨料,部分用来生产碳化硅陶瓷。

       我公司碳化硅陶瓷选用黑SiC晶粒为主要原料,通过合理颗粒集配,加入工业Si及其它特殊添加剂,经过高温烧结而成。

       碳化硅陶瓷具有:硬度高、耐磨性能好、热震稳定性好、抗氧化性好、耐化学腐蚀等优良性能,尤其具有对磨料攻角不敏感的特性。





根据原料配比的不同及烧结工艺的不同,碳化硅陶瓷主要分为四种:


常用耐磨碳化硅陶瓷分类表

类别

土结合碳化硅陶瓷                

氧化硅结合碳化硅陶瓷                

氮化硅结合碳化硅陶瓷                

反应烧结碳化硅陶瓷

材料理化指标 

碳化硅含量(%:80                

密度(g/cm3:2.6                

莫氏硬度:9.0                

耐压强度(MPa):≥98                

常温抗折强度(MPa):20                

高温抗折强度(1400℃,MPa):≥15                

使用温度():1650                

线膨胀系数(1000):4.10-6                

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0003g

抗热冲击(1250℃水冷)≥25

碳化硅含量(%:80                

密度(g/cm3:2.6                

莫氏硬度:9.0                

耐压强度(MPa):≥120                

常温抗折强度(MPa):25                

高温抗折强度(1400℃,MPa):≥20                

使用温度():1650                

线膨胀系数(1000):4.10-6                

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0003g

抗热冲击(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                

耐压强度(Mpa):160                

常温抗折强度(Mpa):≥45                

高温抗折强度(1400℃,MPa):≥45                

使用温度():1450                

线膨胀系数(1200):4.10-6                

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0005g

抗热冲击(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                

常温抗折强度(MPa):≥200                

高温抗折强度(1200℃,Mpa):≥230   

使用温度():1350                

线膨胀系数(1000):4.10-6 

耐磨度(p=74N n=800r/m t=30min)0.0003g

抗热冲击性能:差                

生产过程

                 

以碳化硅为主要原料,通过合理的粒度配比,以粘土为结合剂,经过混炼、成型、干燥、高温烧结而成。                

                 

以碳化硅为主要原料,通过合理的粒度配比,添加氧化硅粉、氧化铝粉及粘合剂,经过混炼、成型、干燥、高温烧结而成。     

以碳化硅为主要原料,通过合理的粒度配比,添加金属硅粉,经过混炼、成型、干燥后,在专门的氮气气氛炉窑中烧结而成,其间氮与硅反应生成氮化硅结合相。 

将α-SiC粉和石墨按比例混匀,经干压成型,获得碳化硅陶瓷原胚体,将原胚体放入真空反应烧结炉中渗硅烧结,硅与石墨反应生成β-SiC作为粘结相,从而得到致密的反应烧结碳化硅陶瓷。

性能特点

硬度高、耐磨性好、耐高温、耐化学腐蚀、抗热震性能最好                

硬度高、耐磨性好、耐高温、耐化学腐蚀、抗热震性能较好。                

强度高、硬度高、化学性能稳定、耐高温、抗氧化性好、抗热震性能好。                

硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化性强、抗热震性能差。                

用途

普通耐磨用途,弯头、高温炉烟管道、煤粉分配器、可调缩孔、圆风门、风机壳  

普通耐磨用途,弯头、高温炉烟管道、煤粉分配器、可调缩孔、圆风门、风机壳  

较高强度要求耐磨用途,砌筑高炉炉衬、高温炉烟管道内衬、煤粉燃烧器内衬、循环流化床锅炉旋风分离器、物料管道内衬、浆液泵泵壳内衬及叶轮

很高强度要求耐磨用途,脱硫喷嘴、机械密封件、旋流器内衬、高温风机叶片及机壳。


碳化硅陶瓷与其他材料性能比较

几种耐磨材料结构及性能对比表

项目

氧化硅结合碳化硅陶瓷                

氧化铝陶瓷                

高铬铸铁(双金属)                

碳化硅胶泥+龟甲网                

结构

                 

                 

                 

                 

材料理化指标

碳化硅含量(%):≥80                

密度(g/cm3:2.6                

莫氏硬度:9.0                

常温抗折强度(MPa):25                

高温抗折强度(1400℃,MPa):≥20                

氧化铝含量(%):≥95                

密度(g/cm3:3.6                

洛氏硬度(HRA):≥80                

常温抗折强度(Mpa):≥290                

Cr含量(%):23.028.0                

密度(g/cm3:7.9                

内壁硬度(HRC):≥50                

抗拉强度(Mpa):≥441                

碳化硅含量(%):≥80                

密度(g/cm3:2.8                

内壁硬度(HRC):60-80                

常温抗折强度(Mpa):≥10                

磨损率

1-1.5毫米/万小时                

1.5-2毫米/万小时                

2-5毫米/万小时                

2-5毫米/万小时                

优点

硬度高、热震稳定性好、                

对冲击角度不敏感、整体套装,不易脱落。大批量生产效率高。                

硬度高、耐腐蚀,单件、小批量生产效率高,使用方便、灵活。                

弯头整体强度高、可靠性高。适合单件生产及批量生产。                

造价低,使用灵活、方便。适合单件生产及批量生产。                

缺点

单件生产成本较高、生产周期长、不适合单件生产。                

对攻角比较敏感,不适合耐垂直冲刷的场合、抗热震性能差、使用过程中容易脱落。                

对攻角比较敏感、耐磨性能一般、密度较大。                

对攻角比较敏感、强度低、耐磨性能一般、容易脱落。                


碳化硅陶瓷与碳钢、氧化铝陶瓷、高铬铸铁在五个攻角下的体积冲蚀率(mm3/g)试验结果


注:来源于中国科学院沈阳金属所《SiC材料的冲蚀磨损对比试验报告》                              
   (冲蚀材料:碳化硅砂,冲蚀速度:32m/s)



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