碳化硅在耐火材料中的作用

碳化硅在耐火材料中的作用
1 耐磨性
碳化硅硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能，是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器，矿斗内衬的理想材料，其耐磨性能是铸铁．橡胶使用寿命的5—20倍，也是航空飞行跑道的理想材料之一。

以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍。

2 抗侵蚀性
在硅酸盐结合碳化硅材料的结合基料内所含的SiO₂与其物质接触时容易形成低熔点的化合物，易被熔渣侵蚀，因而这类碳化硅的耐化学性能较差。

由于大多数金属熔体都不能润湿氮化硅或氧氮化硅，所以它们显示出比硅酸盐结合碳化硅更好的耐侵蚀性能。

3 抗热震性
由于碳化硅的导热系数高和热膨胀系数小，此碳化硅耐火材料的耐热冲击性很好。

碳化硅制品的耐热震性能也与结合基料的类型和性质有着密切的关系。

测试证明：把样品迅速放入1200摄氏度的电炉内加热20min，然后取出在空气中冷却并测定弹性模量的变化。

硅酸盐结合碳化硅制品的弹性模量随着冷热冲击试验的次数增加呈现出比较平缓的逐渐下降的趋势。

而氮化硅结合碳化硅制品则不同，在第30次冷循环试验之前，它的弹性模量随着热冲击试验次数的增加变化很小，能保持着一个相当恒定的数值。

然而经过第31次热冲击试验后，试样弹性模量迅速下降，突然性破坏。

氧氮化硅结合碳化硅制品
与硅酸盐结合碳化硅制品相似，没有突然性破坏的现象，弹性模量随着热冲击试验次数的增加呈平缓的下降趋势。

实际应用过程中，由于硅酸盐结合碳化硅制品在受到热冲击作用之后的破坏之前可以观察到制品发生膨胀、开裂和变形，可以容易预知材料使用寿命。

4 高导热性
由于碳化硅本身的热传导性好，因此碳化硅含量高的耐火材料的导热系数均较高，其导热系数大都超过14.4W/(m.K)。

碳化硅制品在使用过程中其颗粒表面的导热系数将会逐渐变小。

结合基料的性质对碳化硅制品的导热系数有一定的影响，氧氮化硅结合和氮化硅结合碳化硅的导热系数较高，硅酸盐结合碳化硅的导热系数较小。

5 抗氧化性
碳化硅耐火材料制品的抗氧化性同样是随着结合基料的类型不同而呈明显的差异。

氮化硅结合碳化硅制品的抗氧化性能较低，这可从它们的显微结构特点作出解释。

因为氮化硅结合碳化硅制品的基料呈交织纤维状，透气性较高，对碳化硅颗粒所起的保护作用较小；而在硅酸盐结合和氧氮化硅结合碳化硅制品中，在碳化硅颗粒表面上被连续基料包裹，因而具有较强的抗氧化性能。

硅酸盐结合碳化硅和氧氮化硅结合碳化硅的抗氧化性能在上述测试中显示出相似的性状，但在长期使用中可明显地显示出它们之间的区别。

6 抗粘渣性（举例相关产品及应用）
抗渣性是指碳化硅砖在高温下抵抗炉渣的侵蚀和冲刷作用的能力，这里炉渣的概念，从广义上来说是指高温下与碳化硅砖相接触的冶金炉渣、燃料灰分、飞尘、各种材料（包括固态、液态材料，如烧结水泥块、煅烧石灰、铁屑、
熔融金属、玻璃液等）和气态物质（煤气、一氧化碳、氟、硫、锌、碱蒸气）等。

作为碳化硅耐火浇注料难以被渣润湿的原因是因为碳化硅自身材料的因素SiC具有α β两种晶型及β—SiC的晶体结构其中α-SiC存在着4H、15R和6H等约120种多型体，其中6H多型体是工业上应用较为广泛的。

在6H-SiC中Si与C交替成层状堆积，Si层间或C层间的距离为2.5Å，Si—C 的原子间距约为1.9Å。

SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系，α β晶型也相互转化，温度在1600℃以下时SiC以β-SiC形式存在。

当温度高于1600℃时β—SiC通过再结晶的方式缓慢转变成α—SiC的多种变形体(4H、15R、6H等)。

对于α—β转化来说需要较高的压力，而对β—α转化来说仅需较低的压力。

碳化硅各类型体间的转化不产生体积效应。

SiC是共价键性很强的化合物。

在高温下仍保持高的键合强度，因此SiC硬度高，弹性模量大，具有优良的耐磨损性能，不会被大多数酸碱溶液所侵蚀。

对于渣的侵入和与渣反应后生成的熔点低，当与氧化物等相比是，耐渣性明显要好。

结语
碳化硅为一种典型的共价键结合的化合物，有许多优异的性能，如耐磨削、耐高温、耐腐蚀、高热导率、高化学稳定性、宽带隙以及高电子迁移率等。

使其广泛应用在磨料磨具、耐火材料、特种陶瓷、电子晶体等方向的应用，随着中国制造业的进一步完善和应用，碳化硅也会在更多的领域得到应用，我们需要在碳化硅的高端应用领域逐步实现国产碳化硅的国际化替代，真正做到既大有强。

并且随着碳化硅在第三代半导体使用的爆发，新的风口已经到来，让我们共同协作为国内碳化硅行业高端发展而努力！。