1. 碳化硅的性能及用途是什麼
碳化硅在眾多領域的應用大多是它的五類產品的應用體現,即先進陶瓷、耐火材料、磨料磨具、半導體器件及冶金原料。
1、力學性能:高硬度(克氏硬度為3000kg/mm2),可以切割紅寶石;高耐磨性,僅次於金剛石。
2、熱學性能:熱導率超過金屬銅,是Si的3倍,是GaAs的8~10倍,散熱性能好,對於大功率器件非常重要。SiC的熱穩定性較高,在常壓下不可能熔化SiC。
3、化學性能:耐腐蝕性非常強,室溫下幾乎可以抵抗任何已知的腐蝕劑。SiC表面易氧化生成SiO2薄層,能防止其進一步氧化,在高於1700℃時,這層氧化膜熔化並迅速發生氧化反應。
4、電學性能:4H-SiC和6H-SiC帶隙約是Si的3倍,是GaAs的2倍;其擊穿電場強度高於Si一個數量級,飽和電子漂移速度是Si的2.5倍。4H-SiC的帶隙比6H-SiC更寬。下表為幾種半導體材料特性比較。
碳化硅的特點
在碳化硅中,Si-C間的平均鍵能為3000kJ/mol,由於具有強的共價鍵結構,碳化硅具有許多優良的性能,比如耐高溫、高硬度、高強度、低熱膨脹系數、優良的抗熱震性、高熱傳導率、抗蠕變性和化學穩定性等。
在高溫下(不超過1600℃),碳化硅的強度幾乎不降低,能夠保持良好的鍵合強度,適用於高壓高溫、磨損、輻射、腐蝕等一些條件比較嚴酷的工業領域。碳化硅在功能陶瓷和高級耐火材料的制備中可以作為原料,也可以作為冶金行業的原料,還可以用於磨料使用。
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2. 碳化硅的用途有哪些
1、主要有四大應用領域,包括功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。
2、作為磨料,可用來做磨具,如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。
3、作為金屬脫氧劑,碳化硅脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑,取代了傳統的硅粉碳粉進行脫氧,各項理化性能穩定,脫氧效果好,時間縮短,提高煉鋼效率,提高鋼的質量,降低原輔材料消耗,減少環境污染等等都具有重要價值。
4、高純度的單晶,可用於製造半導體、製造碳化硅纖維。
5、用於3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性加工材料。
6、避雷針、電路元件、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。
7、利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性,碳化硅一方面可用於各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。
8、高溫耐火材料領域。比如有色金屬冶煉工業的高溫間接加熱材料,如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤等。
9、建材陶瓷砂輪工業則利用其導熱系數、熱輻射、高熱強度大的特性,製造薄板窯具,不僅能減少窯具容量,還提高了窯爐的裝容量和產品質量,縮短了生產周期,是陶瓷釉面烘烤燒結理想的間接材料。