1. 碳化硅的性能及用途是什么
碳化硅在众多领域的应用大多是它的五类产品的应用体现,即先进陶瓷、耐火材料、磨料磨具、半导体器件及冶金原料。
1、力学性能:高硬度(克氏硬度为3000kg/mm2),可以切割红宝石;高耐磨性,仅次于金刚石。
2、热学性能:热导率超过金属铜,是Si的3倍,是GaAs的8~10倍,散热性能好,对于大功率器件非常重要。SiC的热稳定性较高,在常压下不可能熔化SiC。
3、化学性能:耐腐蚀性非常强,室温下几乎可以抵抗任何已知的腐蚀剂。SiC表面易氧化生成SiO2薄层,能防止其进一步氧化,在高于1700℃时,这层氧化膜熔化并迅速发生氧化反应。
4、电学性能:4H-SiC和6H-SiC带隙约是Si的3倍,是GaAs的2倍;其击穿电场强度高于Si一个数量级,饱和电子漂移速度是Si的2.5倍。4H-SiC的带隙比6H-SiC更宽。下表为几种半导体材料特性比较。
碳化硅的特点
在碳化硅中,Si-C间的平均键能为3000kJ/mol,由于具有强的共价键结构,碳化硅具有许多优良的性能,比如耐高温、高硬度、高强度、低热膨胀系数、优良的抗热震性、高热传导率、抗蠕变性和化学稳定性等。
在高温下(不超过1600℃),碳化硅的强度几乎不降低,能够保持良好的键合强度,适用于高压高温、磨损、辐射、腐蚀等一些条件比较严酷的工业领域。碳化硅在功能陶瓷和高级耐火材料的制备中可以作为原料,也可以作为冶金行业的原料,还可以用于磨料使用。
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2. 碳化硅的用途有哪些
1、主要有四大应用领域,包括功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。
2、作为磨料,可用来做磨具,如砂轮、油石、磨头、砂瓦类等。
3、作为金属脱氧剂,碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂,取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧,各项理化性能稳定,脱氧效果好,时间缩短,提高炼钢效率,提高钢的质量,降低原辅材料消耗,减少环境污染等等都具有重要价值。
4、高纯度的单晶,可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。
5、用于3—12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。
6、避雷针、电路元件、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域。
7、利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性,碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。
8、高温耐火材料领域。比如有色金属冶炼工业的高温间接加热材料,如竖罐蒸馏炉、精馏炉塔盘等。
9、建材陶瓷砂轮工业则利用其导热系数、热辐射、高热强度大的特性,制造薄板窑具,不仅能减少窑具容量,还提高了窑炉的装容量和产品质量,缩短了生产周期,是陶瓷釉面烘烤烧结理想的间接材料。