特种陶瓷碳化物陶瓷学习教案

1、会计学1特种特种(tzhng)陶瓷碳化物陶瓷陶瓷碳化物陶瓷第一页，共40页。表表1 各种碳化物开始各种碳化物开始(kish)强烈氧化的温度强烈氧化的温度碳化物碳化物TiCZrCTaCNbCVCMo2CWCSiC强烈氧强烈氧化温度化温度/11001400800110050080013001400第2页/共40页第二页，共40页。酸的混合物能侵蚀碳化物。大酸的混合物能侵蚀碳化物。大部分碳化物在高温和氮作用生部分碳化物在高温和氮作用生成氮化物。成氮化物。第3页/共40页第三页，共40页。表表2 各种各种( zhn)碳化物主碳化物主要性能要性能碳化碳化物物晶系晶系熔点熔点/oC密度密度/gcm-3电阻

2、率电阻率/ cm热导率热导率/Wm-1K-1硬度硬度莫氏莫氏显微硬度显微硬度/GPaSiC（）六方六方3.210-5101333.4SiC（）立方立方2100(相变相变)3.211072009.233.4B4C六方六方24502.510.30.828.89.349.5TiC立方立方31604.941.82.5x10-417.18-930.0HfC立方立方388712.21.95x10-422.229.1ZrC立方立方35706.447x10-520.58-929.3WC立方立方286515.501.2x10-5924.5第4页/共40页第四页，共40页。金刚石立方氮化硼碳化硼含钒高速钢碳化硅碳

3、化钨氧化铝硬质合金高速钢水晶(shujng)淬火钢硬度(yngd)第5页/共40页第五页，共40页。第6页/共40页第六页，共40页。1 .基本特性基本特性硬度高硬度高(Hv=25GPa)，强度好，强度好(室温室温300500MPa, 1400不下降不下降)，热导率高，热导率高(120W/m.K)，抗氧化性好，抗氧化性好(在空气中可在在空气中可在1500以下长期使用以下长期使用)。SiC有多种晶型，低温型为立方相有多种晶型，低温型为立方相b-SiC，2100向高温型向高温型a-SiC转变。转变。SiC没有熔点，没有熔点，2300开始升华，开始升华，2700以上分解为以上分解为Si蒸气蒸气和石墨

4、和石墨(shm)。SiC是应用最广泛的非氧化是应用最广泛的非氧化物陶瓷。物陶瓷。第7页/共40页第七页，共40页。SiC4四面体第8页/共40页第八页，共40页。第9页/共40页第九页，共40页。-SiC的闪锌矿结构(jigu)- SiC的纤锌矿结构(jigu)结构(jigu)黑色为黑色为C,浅色为浅色为Si： C离子位于面心的结点位置，离子位于面心的结点位置，Si离子填充离子填充(tinchng)1/2的四面体空隙的四面体空隙.黑色为黑色为C,浅色为浅色为Si： C离子六方密堆积，离子六方密堆积，Si离子填充离子填充1/2的四面体空隙的四面体空隙.第10页/共40页第十页，共40页。第11页

5、/共40页第十一页，共40页。第12页/共40页第十二页，共40页。第13页/共40页第十三页，共40页。粉末，也可以得到晶须或者薄粉末，也可以得到晶须或者薄膜，其反应通式如下膜，其反应通式如下 SiXCnHm SiCHX2H第14页/共40页第十四页，共40页。断裂断裂600oC热解热解500oC重排重排800-1000oC交联交联 1000oC700oC第15页/共40页第十五页，共40页。(Si/C=2.33:1)，采用自蔓延，采用自蔓延(mn yn)工艺，在石墨炉中于工艺，在石墨炉中于1300下反应大约下反应大约3.5h，得到了，得到了-SiC粉体。另外通过燃烧合成粉体。另外通过燃烧合

6、成法进行工业生产法进行工业生产SiC的方法亦有的方法亦有文献报道。文献报道。第16页/共40页第十六页，共40页。的的15001600降到降到14001450，所得到的所得到的SiC粉粉末具有良好的可末具有良好的可烧结性。烧结性。图图5-4-1氨解无机溶胶氨解无机溶胶-凝胶工艺凝胶工艺制备制备(zhbi)的单分散纳米的单分散纳米SiC粒子的粒子的TEM照片照片第17页/共40页第十七页，共40页。度可达理论值的度可达理论值的99，无开口气孔，无开口气孔，晶粒尺寸适中。晶粒尺寸适中。第18页/共40页第十八页，共40页。第19页/共40页第十九页，共40页。第20页/共40页第二十页，共40页。

7、第21页/共40页第二十一页，共40页。第22页/共40页第二十二页，共40页。工业领域工业领域使用环境使用环境用用 途途主要优点主要优点石油工业石油工业高温、高液高温、高液压、研磨压、研磨喷嘴、轴承、密封、喷嘴、轴承、密封、阀片阀片耐磨耐磨化学工业化学工业强酸、强碱强酸、强碱密封、轴承、泵零密封、轴承、泵零件、热交换器件、热交换器耐磨、耐蚀、耐磨、耐蚀、气密性气密性高温氧化高温氧化气化管道、热电偶气化管道、热电偶套管套管耐高温腐蚀耐高温腐蚀能源工业能源工业发动机燃烧发动机燃烧燃烧器部件、涡轮燃烧器部件、涡轮增压转子、燃气轮增压转子、燃气轮机叶片、喷嘴机叶片、喷嘴低摩擦、高低摩擦、高强度、低惯

8、强度、低惯性、抗热震性、抗热震第23页/共40页第二十三页，共40页。工业领域工业领域使用环境使用环境用用 途途主要优点主要优点机械、矿业机械、矿业研磨研磨喷砂嘴、内衬、泵喷砂嘴、内衬、泵零件零件耐磨耐磨造纸工业造纸工业纸浆废液纸浆废液密封、管套、轴承、密封、管套、轴承、成形板成形板耐磨、耐蚀、耐磨、耐蚀、低摩擦低摩擦热处理、炼热处理、炼钢钢高温气体高温气体热电偶套管、辐射热电偶套管、辐射管、热交换器管、热交换器耐热、耐蚀、耐热、耐蚀、气密性气密性核工业核工业含硼高温水含硼高温水密封、轴套密封、轴套耐辐射耐辐射微电子工业微电子工业大功率散热大功率散热封装材料、基片封装材料、基片导热、绝缘导热、

9、绝缘激光激光大功率高温大功率高温反射屏反射屏高刚度高刚度, ,稳定稳定第24页/共40页第二十四页，共40页。第25页/共40页第二十五页，共40页。第26页/共40页第二十六页，共40页。再结晶碳化硅辊棒与横梁再结晶碳化硅辊棒与横梁(hn lin)第27页/共40页第二十七页，共40页。碳化硅涡轮转子碳化硅涡轮转子(zhun z)第28页/共40页第二十八页，共40页。第29页/共40页第二十九页，共40页。第30页/共40页第三十页，共40页。温度下才能使反应物发生活化，温度下才能使反应物发生活化，并得到并得到B4C。本方法合成。本方法合成B4C的的B/C比可严格控制，但生产效率比可严格控制，但生产效率低，不适合工业化生产。低，不适合工业化生产。第31页/共40页第三十一页，共40页。第32页/共40页第三十二页，共40页。第33页/共40页第三十三页，共40页。第34页/共40页第三十四页，共40页。第35页/共40页第三十五页，共40页。第36页/共40页第三十六页，共40页。第37页/共40页第三十七页，共40页。第38页/共40页第三十八页，共40页。nTiCn多孔多孔TiC陶瓷可