自從美國(guó)人阿奇遜在1891年偶然發(fā)現(xiàn)SiC材料以來,,SiC已成為人們廣為利用的非氧化物陶瓷材料。因其具有很大的硬度,、耐熱性,、耐氧化性、耐腐蝕性,,它已被確認(rèn)為一種磨料,、耐火材料、電熱元件,、黑色有色金屬冶煉等用的原料�,,F(xiàn)在又被應(yīng)用在機(jī)械工程中的結(jié)構(gòu)件和化學(xué)工程中的
密封件等。并已被世人證明這種材料用在包括腐蝕,、磨蝕和高溫以及航天等極端條件下是非常成功的,。
SiC是以共介健為主的共價(jià)化合物,由于碳與硅兩元素在形成SiC晶體時(shí),,SiC原子中S→P電子的遷移導(dǎo)致能量穩(wěn)定的SP3雜化排列,,從而形成具有金剛石結(jié)構(gòu)的SiC。因此它的基本單元是四面體,。所有SiC均由SiC四面體堆積而成,,所不同的只是平行結(jié)合或反平行結(jié)合。
SiC有75種變體,,如 α-SiC,、β-SiC、3C-SiC,、4H-SiC,、15R-SiC等,所有這些結(jié)構(gòu)可分為立方晶系,、六方晶系和菱形晶系,。其中α-SiC、β-SiC最為常見,。 α-SiC是高溫穩(wěn)定型,,β-SiC是低溫穩(wěn)定型。β-SiC在2100~2400℃可轉(zhuǎn)變?yōu)?α-SiC,,β-SiC可在1450℃左右溫度下由簡(jiǎn)單的
硅和碳混合物制得,。利用透射電子顯微鏡和X-射線衍射技術(shù)可對(duì)SiC顯微體進(jìn)行多型體分析和定量測(cè)定
Sic化學(xué)穩(wěn)定性高,熱脹系數(shù)低,導(dǎo)熱系數(shù)高,,電阻溫度特性與金屬相反,,硬度高,莫氏硬度達(dá)9.2以上,。
Sic抗磨,,耐高溫,特別耐熱震,,耐腐蝕,耐輻射,。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要應(yīng)用領(lǐng)域
1. 航天飛機(jī)機(jī)身復(fù)蓋已用β-SiC晶須復(fù)合材料制做,,其制造安裝費(fèi)用達(dá)10.8$/cm2,每片瓦厚50.8mm,1.21kg/片,,7萬(wàn)元/機(jī),。
2. 宇宙飛船返回艙大底耐高溫,抗強(qiáng)熱震,,用β-SiC晶須復(fù)合材料制作,。
3. 航空航天飛行器和火箭等發(fā)動(dòng)機(jī),燃燒室等熱阻高強(qiáng)材料和耐高溫涂層材料,,導(dǎo)彈鼻錐,,整流罩等,高溫領(lǐng)域的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子,,定子和蝸形管,,無水陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞頂蓋,還有燃燒器,,火花塞,,氣缸套, 副燃燒室及活塞--渦輪組合式航空發(fā)動(dòng)機(jī)及噴管等零件,。
4. 航空航天工業(yè)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)涂層,,功能涂層、防護(hù)涂層,、吸波材料,、隱身材料等。
5. 坦克及裝甲車的防護(hù)裝甲等,。
6. 可作陶瓷刀具,,刃具、量具,、模具等,。
7. 可作特殊用途的結(jié)構(gòu)陶瓷,工程陶瓷等。
8. 高壓射流噴咀,,柱塞泵等,。
9. 功能陶瓷、防彈陶瓷,、壓電陶瓷等,。
10. 陶瓷密封件。熱電偶的器件等,。
11. 陶瓷軸承類,。
12. 耐熱陶瓷。
13. 陶瓷基層,。
14. 高頻陶瓷,。
15. 紡織陶瓷。
16. 點(diǎn)火器,。
17. 耐磨陶瓷,。
18. 可用特殊用途的拋光磨料。
19. 電氣工業(yè)用做電熱元件,,遠(yuǎn)紅外線發(fā)生器等,。
20. 高檔次的耐火材料。
21. 納米級(jí)sic對(duì)紅外線有一個(gè)寬頻帶強(qiáng)吸收譜,,紅外吸收頻帶存在平移,,可用作特殊功能的納米光材料。