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        碳化硅的歷史與應用

        2019-12-12 16:14

        碳化硅是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時,在實驗室偶然發現的一種碳化物,當時誤認為是金剛石的混合體,故取名金剛砂,1893年艾奇遜研究出來了工業冶煉碳化硅的方法,也就是大家常說的艾奇遜爐,一直沿用至今,以碳質材料為爐芯體的電阻爐,通電加熱石英SIO2和碳的混合物生成碳化硅。碳化硅陶瓷由于化學性能穩定、耐磨性能好、導熱系數高、熱膨脹系數小、除作磨料用外,還有很多其他用途,例如:以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍;用以制成的高級耐火材料,耐熱震、體積小、重量輕而強度高,節能效果好。低品級碳化硅(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學成分,提高鋼的質量。此外,碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅陶瓷的硬度很大,莫氏硬度為9.5級,僅次于世界上最硬的金剛石(10級),具有優良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。
        碳化硅陶瓷

          
        高強度

        高硬度

        低密度

        高導熱率


        高彈性模量


        高抗熱震性

        優越的化學惰性

        低熱膨脹


        這些高強度、較持久耐用的碳化硅陶瓷陶瓷廣泛用于各類應用,如窯爐配件、碳化硅陶瓷也用于在高溫和/或高壓環境中工作的半導體電子設備,如火焰點火器、電阻加熱元件以及惡劣環境下的電子元器件。
        碳化硅陶瓷 在汽車中的應用

        碳化硅陶瓷在汽車中的一個主要用途就是高性能“陶瓷”制動盤。硅與復合材料中的石墨結合形成了碳纖維增強碳化硅 (C/SiC)。這種制動盤用于一些運動型轎車、超級跑車以及其它頂級車型。

        碳化硅陶瓷 在汽車中的另一個應用是用作油品添加劑。作此用途時,SiC 可減少摩擦、輻射以及諧波。

        碳化硅陶瓷 的早期應用

         LED

        電致發光現象最早于 1907 年使用碳化硅發光二極管 (LED) 發現。很快,第一批商用 SiC 基 LED 就生產出來了。20 世紀 70 年代,前蘇聯生產出了黃色 SiC LED,20 世紀 80 年代藍色 LED 在世界范圍內廣泛生產。后來推出了氮化鎵 (GaN) LED,這種 LED 發出的光比 SiC LED 明亮數十倍乃至上百倍,SiC LED 也因此幾乎停產。然而,SiC 仍然是常用于 GaN 設備的基底,同時還用作高功率 LED 散熱器。

         避雷器

        達到閾值電壓 (VT) 前,SiC 都具有較高的電阻。達到閾值電壓后,其電阻將大幅下降,直至施加的電壓降到 VT 以下。最早利用該特性的 SiC 電氣應用是配電系統中的避雷器

          
        由于 碳化硅陶瓷 擁有壓敏電阻,因此 SiC芯塊柱可連接在高壓電線和地面之間。如電源線遭雷擊,線路電壓將上升并超過 SiC 避雷器的閾值電壓 (VT),從而將雷擊電流導向并傳至地面(而非電力線),因此不會造成任何傷害。但是,這些 SiC 避雷器在電力線正常工作電壓下過于導電。因而必須串聯一個火花隙。當雷擊使電源線導線的電壓上升時,火花隙將離子化并導電,將 SiC 避雷器有效地連接在電力線和地面之間。后來,相關人員發現避雷器中使用的火花隙并不可靠。由于材料失效、灰塵或鹽侵等原因,可能出現火花隙在需要時無法觸發電弧,或者電弧在閃電結束后無法猝熄的情況。

          碳化硅陶瓷研磨片

        碳化硅在許多工業應用中仍被用作磨料。它主要用作電子工業中的拋光膜,用于在拼接前拋光光纖的兩端。這些光闌可以為光纖接頭提供有效操作所需的高光潔度。http://www.climatrix.org

          

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