国内外碳化硅的研究和发展、
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SiC功率半导体器件的优势和发展前景SiC(碳化硅)功率半导体器件是一种新兴的半导体材料,具有许多优势和广阔的发展前景。
以下是SiC功率半导体器件的优势和发展前景。
1.高温工作能力:与传统的硅功率半导体器件相比,SiC器件能够在高温环境下工作,其工作温度可达到300摄氏度以上。
这使得SiC器件在航空航天、军事装备和汽车等应用领域具有巨大的潜力。
2.高电压耐受能力:SiC器件具有更高的击穿电场强度和较低的导通电阻,可以实现更高的电压耐受能力。
这使得SiC器件在高压和高电场应用中具有优势,如电力电子转换、电力传输和分配、电网充放电和电动车充电等。
3.高频特性:由于SiC材料的电子迁移率和终端速度较高,SiC器件具有优秀的高频特性。
这使得SiC器件在高频交流/直流转换器和射频功率放大器中具有广泛的应用。
4.低导通和开启损耗:SiC材料的电阻率较低,电流密度较大。
这导致SiC器件在导通过程中的能耗更低,进而减少了开关损耗。
相对于硅器件,SiC器件具有更高的效率和更小的温升。
这使得SiC器件在能源转换和电源管理领域具有潜在的应用前景。
5.小体积和轻量化:SiC器件的小体积和轻量化特性,使得其在高功率密度应用和紧凑空间条件下的应用更具优势。
这对于电动汽车、风力和太阳能发电系统、飞机和船舶等领域都有重要意义。
6.高可靠性和长寿命:由于SiC器件的抗辐射、抗高温、耐压击穿和抗电荷扩散等特性,它具有较高的可靠性和长寿命。
这对于军事装备、航空航天和核电等关键领域的应用具有重要意义。
SiC功率半导体器件的发展前景广阔。
随着科技的不断进步和物联网的快速发展,对于功率器件的要求愈发严苛。
在电力转换、能源管理和电动汽车等领域,对功率器件的需求将进一步增加,而SiC器件作为一种高温、高电压和高频特性都优异的功率半导体器件,将有望取代传统的硅器件,成为未来功率电子的主流。
此外,随着SiC材料的制备工艺和工艺技术的不断改进,SiC器件的成本也在逐渐下降。
SiC材料在电子器件中的发展利好近年来,随着科技的不断进步,人们对电子器件的要求也越来越高。
而SiC(碳化硅)材料作为一种新兴的材料,在电子器件中的应用潜力巨大。
SiC材料具有高温耐受性、高能效、高电信号速度和强大耐辐射能力等优势,因此在电力电子、光电子、半导体等领域具有广阔的应用前景。
首先,SiC材料在电力电子领域的发展具有重大意义。
在传统的电力电子器件中,硅材料是主要的材料选择。
然而,硅在高温、高功率和高频率应用中表现出限制,这限制了电力电子系统的效率和可靠性。
SiC材料具有高熔点和高电子饱和流速,使其具有更好的导电性能,能够承受更高的温度和功率密度。
同时,SiC材料具有低互连阻抗和低开关损耗等特性,使得SiC基础的电力电子器件具有更高的效率和更小的体积。
因此,SiC材料在电力电子器件中的应用能够提高能源利用效率,降低能源消耗,推动清洁能源的发展。
其次,SiC材料在光电子领域有着广阔的应用前景。
在光电子器件中,SiC材料的物理特性使其成为优选的材料选择之一。
SiC材料具有宽能隙(约为3.26eV),能够在紫外到可见光范围内发射和检测光信号。
相较于其他材料,SiC材料的宽能隙使其对紫外线的敏感度更高,光吸收系数更大,因此SiC光电子器件具有更高的光谱区域覆盖范围和更高的量子效率。
此外,SiC材料表面的化学稳定性和耐腐蚀性能优越,使得SiC器件能够在恶劣环境下长期稳定工作。
因此,SiC材料在激光技术、探测器、光纤通信等领域有着广泛的应用。
另外,SiC材料在半导体领域也有着巨大的潜力。
半导体器件是现代电路中不可或缺的一部分,而SiC材料在制造高功率、高频率半导体器件方面具有独特的优势。
相较于传统的硅材料,SiC材料具有更高的击穿电场强度和电子饱和漂移速度,使得SiC半导体器件能够实现更高的电流密度和更高的工作频率。
此外,SiC材料的热导率较高,能够快速散热,提高器件的可靠性和稳定性。
由于这些优势,SiC材料在功率电子器件、射频器件和微波器件等领域有着广泛的应用前景。
碳化硅辊棒市场发展现状简介碳化硅辊棒是一种由碳化硅材料制成的工业用辊棒产品。
碳化硅具有优异的耐磨、耐温、耐腐蚀和电绝缘性能,因此在多个领域的机械设备中广泛应用。
本文将对碳化硅辊棒市场的发展现状进行分析。
碳化硅辊棒市场概述市场规模碳化硅辊棒市场在近年来持续增长,市场规模不断扩大。
碳化硅辊棒在钢铁、航空航天、石化、电力等领域中的应用广泛,推动了市场需求的增长。
市场竞争格局碳化硅辊棒市场存在多家竞争厂商,主要集中在碳化硅材料领域的专业制造商。
这些厂商在产品质量、技术研发和客户服务方面展开竞争,市场竞争格局相对稳定。
市场驱动因素碳化硅辊棒市场的发展受到多个因素的驱动:•钢铁、航空航天、石化、电力等行业的快速发展,对碳化硅辊棒的需求增长;•碳化硅材料性能优越,能够满足一些特殊工况下的需求;•制造技术和工艺的不断创新,提高了碳化硅辊棒的制造质量和成本效益。
碳化硅辊棒市场应用领域钢铁行业碳化硅辊棒在钢铁行业中扮演着重要角色。
钢铁生产过程中,碳化硅辊棒常用于热轧、冷轧、热处理和连铸连轧等环节。
碳化硅辊棒在高温、高压和高速等恶劣工况下具有出色的耐磨性能,能够提高生产效率和产品质量。
航空航天行业碳化硅辊棒在航空航天行业中的应用也越来越广泛。
航空航天领域对材料的要求较高,碳化硅辊棒的高温耐受性、重量轻、耐磨性好的特点使其成为重要的材料选择。
石化行业石化行业中,碳化硅辊棒常用于石油化工设备的生产过程中,如连续催化裂化装置、轧盘装置、转床装置等。
碳化硅辊棒的耐腐蚀性和耐温性,能够在高温、腐蚀性介质下稳定运行,并能保证产品质量。
电力行业电力行业中,碳化硅辊棒常用于发电厂的热力设备、汽轮机和发电机等核心部件。
碳化硅辊棒具有良好的耐磨、耐高温和电绝缘性能,能够满足电力设备的工作要求。
碳化硅辊棒市场发展趋势技术创新碳化硅辊棒市场的发展离不开技术创新。
制造商不断进行研发,通过改进制造工艺和提高产品质量,满足不同行业的需求。
同时,研发更多具有特殊功能的碳化硅辊棒,如陶瓷涂层辊棒和镀铬辊棒,以适应不同应用场景。
科技创新与应用Technology Innovation and Application研究视界2021年13期碳化硅功率器件的发展与数值建模李国鑫(上海电力大学,上海200090)1碳化硅材料的发展随着集成电路与微电子的发展,传统的半导体材料由于自身的结构和局限性,在高导热、高电场的工作环境下已难堪大任,碳化硅材料以其卓越的物理特性引起了人们的关注,并成为了继第一代元素半导体硅和第二代化合物半导体磷化镓等之后发展迅速的第三代半导体材料[1-2]。
碳化硅电子器件的发展已有多年,在1907年首次观察到碳化硅的电致发光现象,且于1923年利用碳化硅制成了第一种LED 。
但早期大多数关于碳化硅的研究是通过升华法生产的,目前最常用的方法是物理气相输运法(Physical VaporTransport ,PVT )。
表1比较了碳化硅材料和硅材料的基本物理特性。
不难得出,与普通的硅材料相比,碳化硅材料具有更加优良的物理特性。
包括其更加宽泛的禁带、更高的击穿场强、热导率及击穿场强[3-4]。
因此,深入研究碳化硅结构并解决其高界面态是推动碳化硅功率器件发展的必经之路。
24H-SiC MOSFET 器件结构半导体功率器件一般可分为两种,即MOS 器件与双极结型器件。
图1中展示了一种基本的碳化硅MOS 器件的结构,该结构具有工频高,栅压可控的优点。
然而,在SiO 2/SiC存在的高界面态却阻碍了碳化硅MOS 在航天航空及通信等领域的广泛应用。
摘要:近年来,碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料的发展引起了人们的广泛关注。
凭借其高导热性、高击穿电场和可生长天然氧化物的能力,在航天航空及通信等领域得到了广泛应用。
然而,碳化硅功率器件在开发中也有一定的局限性,碳化硅功率器件的高界面态成为制约器件性能的主要因素。
因此,碳化硅器件还需要更加深入地了解与应用。
文章比较了第三代半导体材料碳化硅与第一代元素半导体硅材料的物理特性,并提出了研究碳化硅材料数值分析所需的模型,为今后碳化硅功率器件的研究打下基础。
反应烧结碳化硅摘要:1.反应烧结碳化硅的概述2.反应烧结碳化硅的制备方法3.反应烧结碳化硅的性能特点4.反应烧结碳化硅的应用领域5.反应烧结碳化硅的发展前景正文:【提纲】详解1.反应烧结碳化硅的概述反应烧结碳化硅,简称RBSiC,是一种具有高硬度、高热导率、高抗磨损和高抗氧化性的新型无机非晶材料。
它是通过碳源和硅源在一定条件下进行化学反应,生成碳化硅晶粒,并经过烧结得到高密度的碳化硅材料。
2.反应烧结碳化硅的制备方法反应烧结碳化硅的制备方法主要包括固相法、液相法和气相法。
固相法是将碳源和硅源混合,在高温下进行反应生成碳化硅晶粒,然后进行烧结。
液相法是将碳源和硅源溶解在适当的溶剂中,通过化学反应生成碳化硅晶粒,再通过干燥和烧结得到碳化硅材料。
气相法则是通过气相反应生成碳化硅晶粒,然后进行收集和烧结。
3.反应烧结碳化硅的性能特点反应烧结碳化硅具有高硬度、高热导率、高抗磨损和高抗氧化性等性能特点。
其硬度可以达到莫氏硬度9 级以上,热导率可以达到130W/m·K 以上,抗磨损性能比钢高几十倍,抗氧化性能比氧化锆高1000 倍以上。
4.反应烧结碳化硅的应用领域反应烧结碳化硅广泛应用于工业、航空航天、军事和核工业等领域。
在工业领域,主要应用于磨料、磨具、切削工具、高温炉和窑炉等高温工业设备;在航空航天和军事领域,主要应用于航空发动机、火箭发动机、导弹和航天器等高温部件;在核工业领域,主要应用于核反应堆、核燃料棒和核废料处理等高辐射环境。
5.反应烧结碳化硅的发展前景随着科技的发展和对新材料的需求,反应烧结碳化硅的发展前景十分广阔。
在未来,反应烧结碳化硅将会在更多领域得到应用,其制备技术和性能也将得到进一步提高。
碳化硅相关的新知识随着科技的不断发展,碳化硅作为一种优秀的半导体材料,越来越受到人们的关注。
它具有高硬度、高熔点、优良的化学稳定性和电热性能等特点,使得它在电子、汽车、航空航天、军事等领域有着广泛的应用前景。
下面就对碳化硅的相关知识进行详细的介绍。
一、碳化硅材料特性碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的一种化合物,其晶体结构中每个碳原子都与四个硅原子形成共价键,每个硅原子也与四个碳原子形成共价键,形成一个连续的三维网络。
这种晶体结构使得碳化硅具有极高的硬度、熔点和化学稳定性,以及优良的导热性和电性能。
此外,碳化硅还具有良好的抗辐射性能和抗氧化性能,使其在极端环境下也有广泛的应用。
二、碳化硅在电子器件中的应用由于碳化硅的优异电性能和高温稳定性,它在电子器件领域有着广泛的应用。
在电力电子领域,碳化硅材料可以用于制造高频率、高效率的功率器件,如电力电子开关、直流输电装置、电机控制设备等。
在微波器件领域,碳化硅材料可用于制造高频率、高功率的微波管、行波管、磁控管等器件。
此外,碳化硅在光电子器件领域也有着广泛的应用,如制造高温、高频率的激光器、探测器等器件。
三、碳化硅在新能源汽车领域的应用随着新能源汽车的快速发展,碳化硅在新能源汽车领域的应用也越来越广泛。
由于碳化硅具有优良的导热性和电性能,它可以用于制造新能源汽车中的电机控制器、车载充电桩、电池管理系统等关键部件。
此外,碳化硅还可以用于制造新能源汽车中的燃料电池和太阳能电池等部件。
四、碳化硅在高温炉窑领域的应用碳化硅陶瓷具有优良的耐高温性能和化学稳定性,因此在高温炉窑领域有着广泛的应用。
它可以用于制造高温炉窑的炉衬材料、炉管、炉口等部件,还可以用于制造高温过滤器、热工仪表等部件。
此外,碳化硅陶瓷还可以用于制造火箭喷嘴、燃烧室等部件,提高发动机的性能和寿命。
五、碳化硅的合成与制备方法碳化硅的合成与制备方法有多种,其中最常见的是高温合成法和化学气相沉积法。
SiCP/Al基复合材料的研究与进展罗洪峰 林 茂 陈致水 廖宇兰(海南大学机电工程学院 海南 570228)摘 要: 综述了SiCP/Al基复合材料的国内外研究现状,从材料的选择、制备技术和性能等方面,分析了该材料发展过程中存在的一些问题,并且展望了该材料今后的发展。
关键词:铝基复合材料 碳化硅颗粒 研究进展1、前言SiC P/Al基复合材料具有较高的比强度、比刚度、弹性模量、耐磨性和低的热膨胀系数等优良的物理性能,且制造成本低,可用传统的金属加工工艺进行加工,引起了材料研究者们的极大兴趣,在航空航天、军事领域及汽车、电子仪表等行业中显示出巨大的应用潜力。
从80年代初开始,国外投入了大量财力致力于颗粒增强铝基复合材料的研究,并已在航空航天、体育、电子等领域取得应用。
如DWA公司生产的25V ol%SiC P/6061Al基复合材料仪表支架已用于Lockheed飞机的电子设备。
美国海军飞行动力试验室研制成SiC P/Al基复合材料薄板并应用于新型舰载战斗机。
俄罗斯航空、航天部门将SiC P/Al基复合材料应用于卫星的惯导平台和支承构件。
国内从80年代中期开始在863计划的支持下,经过十几年的努力,SiC P/Al基复合材料的研究方面有了很大提高,在材料组织性能、复合材料界面等方面的研究工作己接近国际先进水平。
2、SiC P/Al基复合材料的制备工艺目前用于生产颗粒增强铝基复合材料的工艺方法大体可分为四类:液态工艺(搅拌铸造、液态金属浸渗、挤压铸造等)、固态法(粉末冶金等)、双相(固液)法(喷射共沉积、半固态加工等)、原位复合法。
2.1、搅拌铸造法搅拌铸造法是通过机械搅拌装置使增强体颗粒与固态或半固态的合金相互混合,然后浇注成锭子的技术。
与其它制备技术相比,该方法工艺设备简单、制造成本低廉,可以进行大批量工业生产,而且可制造各种形状复杂的零件,因此是目前最受重视、用得最多的制备铝基复合材料的实用方法。
2023年新型铝基碳化硅复合材料行业市场需求分析随着现代工业的快速发展,新型材料的应用越来越广泛,而铝基碳化硅复合材料作为一种新型材料,在目前的市场中有着广泛的应用前景。
本文将从需求角度来分析新型铝基碳化硅复合材料的市场需求情况。
一、铝基碳化硅复合材料的品种和市场需求铝基碳化硅复合材料是一种高温、高强度、高硬度和高导热性能的新型复合材料,具有广泛的应用前景。
目前市场上主要有以下几种铝基碳化硅复合材料:1.铝基碳化硅陶瓷复合材料:这种复合材料的主要成分为氧化铝和碳化硅,具有优异的机械性能和耐磨性能,适用于高温、高压、高速和重负荷的工作环境。
2.纤维增强铝基碳化硅复合材料:这种复合材料的主要特点是具有高强度、高模量和耐高温性能,适用于高速、重载和高温环境。
3.微晶铝基碳化硅复合材料:这种复合材料的优点是具有高硬度、高耐磨性和高温稳定性能,适用于磨损、切割和高温热处理等领域。
4.纳米铝基碳化硅复合材料:这种复合材料的主要特点是具有高强度、高硬度和高耐腐蚀性能,适用于高温和腐蚀环境。
综合以上铝基碳化硅复合材料的特点,市场需求主要体现在以下几个方面:1.航空航天领域的应用需求:随着航空航天工业的不断发展,对于材料的要求也越来越高。
铝基碳化硅复合材料作为一种新型材料,具有优异的性能,可以用于制造航空发动机、汽车发动机和燃气轮机等高温、高压和重负荷的机械部件。
2.石油化工领域的应用需求:石油化工工业是国家经济发展的重要支柱产业之一,铝基碳化硅复合材料具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨性能,可以应用在钻井设备、油泵和泵阀等重要部件中。
3.机械加工领域的应用需求:铝基碳化硅复合材料具有高强度、高硬度和高耐磨性能,可以用于机械加工领域的切削工具,例如刀片、钻头和磨盘等。
4.新能源领域的应用需求:新能源领域的发展是当前社会的热点之一,铝基碳化硅复合材料具有高导热性能和高硬度,可以应用于太阳能电池板散热器和LED散热器等新能源设备的散热部件。
碳化硅的价态-概述说明以及解释1.引言1.1 概述碳化硅是一种重要的半导体材料,具有广泛的应用领域。
它由碳和硅元素组成,具有优异的物理和化学性质。
在碳化硅的晶体结构中,碳与硅以特定的比例结合,形成一种稳定的化合物。
随着科技的发展,碳化硅被广泛应用于电力电子、石油化工、汽车工业等领域。
由于其优异的导热特性和高耐温性能,碳化硅在功率电子器件中有着重要的地位。
此外,碳化硅材料还具有较高的化学稳定性和机械强度,可用于制造高温传感器和陶瓷材料。
本文将重点研究碳化硅的价态变化。
价态是指物质中原子的电荷状态或氧化态。
碳化硅由于碳和硅元素的特性不同,其价态变化具有一定的复杂性。
本文将系统地探讨碳化硅在不同条件下的价态转变情况,并分析其影响因素。
最后,本文将总结碳化硅的价态变化,并探讨该材料价态在实际应用中的作用。
随着对碳化硅材料认识的不断深入,研究者们将会有更多的了解其价态在电子器件、传感器等领域的应用潜力。
未来的研究方向将着重于进一步解析碳化硅的价态变化机制,并开发出更高效、稳定的碳化硅材料。
总之,本文将通过对碳化硅的价态进行详细研究,为深入理解该材料的性质和应用提供重要的参考。
同时,本文将对未来碳化硅价态的研究方向提出展望,以推动该领域的进一步发展。
文章结构部分的内容应该介绍本篇文章的组织结构和各个章节的主要内容。
以下是文章1.2文章结构部分的可能内容:文章结构:本篇文章主要由引言、正文和结论三个部分组成。
其中,引言部分概述了本文的主题和目的,正文部分对碳化硅的基本概念、晶体结构和价态变化进行了详细讨论,结论部分总结了碳化硅价态的变化规律,并探讨了其应用和未来研究方向。
引言部分:引言部分主要概述了碳化硅的价态问题,介绍了碳化硅作为一种重要材料在各个领域的应用,并提出了本文的目的和重要性。
正文部分:正文部分主要分为三个小节,分别是碳化硅的基本概念、晶体结构和价态变化。
在2.1碳化硅的基本概念中,将介绍碳化硅的化学性质、物理性质以及其在材料科学中的重要作用。
. . 摘要: 随着工业的发展和科学技术的进步,碳化硅的非磨削用途在不断扩大,在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品,如垫板、出铁槽、坩锅熔池等;在冶金工业上作为炼钢脱氧剂,可以节电,缩短冶炼时间,改善操作环境;在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒。碳化硅的烧结制品可作固定电阻器,在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。SiC由于具有优良的耐高温、耐磨耗、耐腐蚀及高的热传导性能,近年来受到人们极大关注。作为一种新型的非氧化物精细陶瓷材料,其研究与应用均取得了长足的发展。 关键词:碳化硅,结构,粉体合成,碳化硅制品
正文: 一、 SiC的结构 SiC晶型结构有αβ型二种,α型为六方晶型,β型为立方晶型。α型SiC 的分解温度在2400度左右,称为高温异形体2在温度低于2000度时,SiC以β型方式存在,称为低温异形体。立方晶型的β—SiC可在1450度左右由简单的硅和碳混合物制得,温度高时β—SiC 会转相生成α—SiC。SiC没有一个固定的熔点,在密堆积系中,在1bar 总压力下,约在! 0.3!时分解成石墨和富硅熔融物,此温度是形成SiC晶体的最高温度。在松散的堆积系中,SiC在2300度左右开始分解,形成气态硅和石墨残余物。 二、 SiC粉体的制作方法
SiC粉体的制作方法大体可分为两大类。一是把由固相得到的粗粒子进行粉碎的分解方法;另一类是用气相法等直接合成SiC 细粉末的聚集方法。这两大类方法根据原料的种类和加热方式的不同,又被分成几种。 (1) Acheson法
这是一种最古老的工业化生产SiC的方法,把硅石和焦炭进行混合作为原料,充填在石墨炉芯的周围,给炉芯通电加热,使炉芯周围温度达2500度以上,反应生成物在此温度下反复进行再结晶,就得到了从晶粒成长起来达数cm厚度的α—. . SiC块状物。其反应分两部进行:
得到的块状物一般要选其紧靠炉芯的α—SiC部分,在粉碎后经精制、分级等步骤,最后得到α—SiC粉体。 (2) SiO2还原碳化法
和Acheseon 法相同,把硅石和碳的混合粉末作为原料,在反应炉中加热到1400~1800度,蒸发的SiO2和碳进行气相及气固相反应,生成β—SiC粉末,这也是工业化生产β—SiC 的方法,合成原料的粒径越小,反应效率越高,这也是低温下进行微细粉末合成的一种方法。在此基础上又开发了溶胶, 凝胶法和气相反应法等把合成的粒径在100nm下的超微粉混合粉作为原料的方法。 (3) 金属硅碳化法 该法是使用半导体用的高纯金属硅,使其和C直接进行固相反应的方法。
这是在硅的熔点(1414度)以下的低温条件下进行β—SiC的合成,再加上是固相反应,反应热和熔化热很高,难以进行反应体系控制。在反应中一部分硅熔化,很难控制其粒径的大小,该方法的改良是把熔融的Si,在用喷嘴喷雾的同时使之碳化,得到粒径呈球状的SiC的合成方法及把Si和C 的混合物,用电子辐射等方式使其蒸发来收集SiC微粉体的方法。 (4) 气相反应法
该法是一种使气态Si和碳化物反应合成SiC 微粉的方法。反应温度根据不同的气体,选择在1200~1300度,采用等离子体或激光作为加热源激发气体进行合成。根据条件用等离子体或激光等的激发反应法,可得到非晶质粉末,其特征是可以得到高纯度、球形的超细粉体。在原料气体阶段,可进行原料的精制和预混合的处理等。原料气体的种类及反应条件选择的范围宽,对有复合组织的粉末等具有微观构造控制的可能性。表1 列出用于气相合成法的化学原料种类。 . . (5) 热分解法 是使有机硅化合物进行热分解合成SiC的方法。原料是气体时,和气相合成法几乎相同,也可以使用由等离子体和激光进行的激发反应法;原料是固体或液体时,是把溶解在有机溶剂中的溶液进行喷雾实现热分解。对于含碳量多的液体化合物,可改变聚合度(分子量),控制粘度,也可以把烧结助剂由共聚达到予混合,表2列出用于气相热分解法的化学原料种类。
(6) 制作的粉体特征 表3给出用不同方法制作的SiC粉体的特征值。 以上表中1~4是用分解方法,可以进行规模较大的生产制作,5~8还处于实验室规模。用分解方法生产的SiC粉体,粒子形状是不定形的,含有粒内缺陷和微细裂缝等缺陷,易形成粒度分布大的粉体。用聚集方法可得到球形微细粒子组成的粉体,但聚集方法也得到中空粒子和锁状结合连接的粒子,粒径越小,越不利于成形性,所以并非用气相法得到的粉体的几何学的特征就一定很优良。不管哪种方法,都是以原材料的高纯化尽可能抑制金属不纯物的量。但只保证原料的高纯化,并不能降低非金属不纯物的量,这是由于反应的不完全和粉体的氧化等原因造成的。在非金属不纯物中,游离硅和游离碳是反应不完全造成的。没有参加反应的原料,反应环境气氛的污染和粉碎时的氧化等原因造成含氧量的增加。用聚集法的粉体,因反应性高的气体原料和反应容器内部的水和氧反应,一次合成. . 的粉体的表面活性大,容易被氧化,这就造成比聚集法的粉体含氧量多。
表4给出粉体制作方法和粒子的形态及构造的特征。 以下图1和图2 分别描绘了采用(A)、(B)两种不同的方法J得到的不同结果。 .
. 三、 SiC制品的制作方法 SiC 成形体的制造工艺如图3 所示。
四、 SiC制品的性能指标及评估 SiC 作为一种新型高温工程结构陶瓷,其主要特征是耐高温、高强度、耐腐蚀、耐磨耗、热传导率高、重量轻。不同用途的产品有不同的性能要求,一般精细陶瓷传统的评价方法是从四个方面进行:力学性能,热学性能,电学性能和抗腐蚀性能。 五、 SiC的应用 (1) 磨具、磨料 研磨砂纸和砂轮的磨料及研磨抛光用材料,可得到精度很高的研磨面,可对各种材料进行精细和超精细加工。SiC的磨具、磨料可对低张力材料如铸铁、黄铜、铝材、磁头材料等进行加工;对脆性材料如各种石材、玻璃、陶瓷等进行加工;对超硬材料如硬质合金、铁素体等进行加工;对硅半导体材料进行加工;对合成树脂系列非热传导性物质进行加工。 (2) 耐火材料 普通高温条件下使用的砖、板及高级特殊用途的耐火材料如烧结炉用棚板、箱、容器、发热管、炉芯管、半导体加工用的夹、挂具、支架等。 (3) 炼铁、炼钢用添加剂 熔炼铸铁时,加入SiC,有利于碳化、硅化,改善铸铁质量;炼钢时加入SiC. . 作为脱氧剂有助于渣的熔化。 (4) 耐热、耐磨耗、耐腐蚀的机械部件 最为突出的用途是燃气轮机及柴油机用的零部件,现仍在开发研究中。其它的还有SiC机械密封件,各种泵体滑动部份用的零部件,金属拉丝用的导辊,粉碎机用的混筒衬套,磨球及各种阀体部件,各种高压、高温、腐蚀液体的喷嘴等。 (5) 电工材料 高温热电能量转换的高温发热元件,利用其非线性导电物性作成的避雷器、继电器及SiC压敏感器等。 (6) 化工设备 利用其高导热率,制作化工、生物及食品工业用的各种类型热交换器。 (7) 电子材料 主要用于集成电路的基板材料,大功率二级管。 六、 世界各国碳化硅企业分布 Superior石墨公司 Superior石墨有限公司是生产β-碳化硅的厂家,它们采用连续电热炉工艺在美国肯塔基的Hopkinsville厂生产。产品适用于制造碳化硅细粉和超细陶瓷级碳化硅粉料。 Electro磨料公司 Electro磨料公司是一家碳化硅加工厂。该公司在纽约布法罗的一家生产厂从事水力分选黑色、绿色碳化硅粉料的生产。他们生产的碳化硅含量为98%的粗、细粉用于磨料、耐火材料及其它行业,年生产能力为2.4万t。 BPI有限公司 BPI公司分别在匹兹堡、宾西法尼亚、贝塞默和阿拉巴马州有碳化硅废料加工厂。大多数废料都来自北美,包括回收的碳化硅耐火材料,这些产品主要用于冶金市场。而且,这些产品的市场需求量很大。 Elmet公司 Elmet公司在墨西哥北部的蒙特雷有一家年生产能力为2万t的碳化硅生产厂,该厂生产的冶金级(SiC 88%)和黑色(SiC 97%)碳化硅主要用于钢铁、铸造、磨料和耐火材料工业。近期,该公司投资了300万美元用以降低. . 成本和提高成品质量,这些资金主要用于破碎、筛分生产线及成型设备。Elmet公司的产品主要用于国内市场,但也出口至中美和北欧。自2000年以来,该公司就已看到当地铸造工业和海外某些耐火材料的发展前景。同时,由于受到了象金刚石这种超级磨料竞争的冲击,使得磨料部门的需求量下降,但是,耐火材料工业的需求仍保持稳定。 巴西 在巴西,圣-戈班集团公司所属的碳化硅生产厂将其生产能力增至6万t/年。早在20世纪90年代初期,Alcoa世界化工公司就兼并了巴西圣保罗洲萨尔托的EMAS碳化硅生产厂,该厂的年生产能力为1.2万t左右。 ESK-SIC公司 ESK-SIC在荷兰(世界最大的碳化硅生产厂)每年可生产6.5万t的冶金碳化硅和晶体碳化硅,并在德国的Frechen-Grefrath厂进行加工。该公司的产品大约占了全球市场份额的10%。 ESK-SIC生产的碳化硅产品主要用于冶金、磨料、耐火材料和高级陶瓷领域。 Navarro SIC SA公司 自1958年以来,Navarro SIC SA公司主要生产磨料和耐火材料工业用碳化硅细粉。虽然该公司目前的年产量约为1.8万t,但有望达到2万t。他们生产冶金级碳化硅(SiC 90%/92%)、三种耐火材料级碳化硅(SiC 92%、SiC 95%和SiC 98%)、磨料级碳化硅(SiC 97%和SiC 99%)。 其中,冶金级碳化硅的市场领域最大,占了总额的45%,其次是耐火材料级(30%)和磨料级(25%)。近几年,Navarro已开始扩大生产绿色和黑色碳化硅微粉,年产量为800~1000t左右。自2000年以来,Navarro的产品在国内和欧洲的市场销量虽然有所上升,但在亚洲、非洲和大洋洲的销售额却在下降。从产品类型来看,冶金、耐火材料工业的用量在增长,而磨料工业的用量在减少。 ZAC公司 ZAC公司是东欧著名的磨料生产厂,年生产能力为3万t,主要用于冶金、磨料、耐火材料和微粉工业。该公司的产品主要出口捷克,从那里再销往