碳化硅有哪些特点？使用中应注意什么？

 碳化硅有哪些特点？使用中应注意什么？     碳化硅是一种新型陶瓷，是到目前为止发现的最好的摩擦副材料，具备各种优良性能。例如物理性能、热学性能和化学性能，甚至防辐射性能都不例外。在胶着性能方面，碳化硅会生成氧化硅的保护膜，它可被大多数液体湿润。碳化硅的导热系数为氧化铝的10倍。这些特性，结合其超级硬度，使它本身以及对磨材料有很长的使用寿命。它的耐腐蚀性很好，在强氧化性介质中，只有在500～600℃的高温下才起反应，几乎耐所有的酸和碱。     制造方法可分为热压烧结SiC、常压烧结SiC、反应烧结SiC、化学气相反应SiC(又称硅化石墨)和化学气相沉积SiC。前三种为整体碳化硅，后两者是在石墨表面上形成的SiC覆盖层。制造方法不同性能也不同，常压烧结和热压烧结SiC致密度高达97%以上；反应烧结SiC其中有一定数量的游离硅和孔隙；化学气相沉积和化学气相反应SiC则表层为SiC，基体为石墨。它们共同的特点是摩擦副端面都是致密极硬的SiC。     热压烧结碳化硅的综合性能指标最好，价格也高。无压烧结碳化硅虽然比热压烧结碳化硅性能稍差，但其游离硅含量极低，耐酸、碱等腐蚀，价格比热压烧结碳化硅低得多，国外用的较多。国内则大都用反应烧结碳化硅，价格比无压烧结碳化硅低，还可进行机械加工，产品形状可复杂些。但耐腐蚀性稍差。它们的性能见表19和表20。                         表19   碳化硅的物理机械性能        种类 性能 反应烧结SiC 无压烧结SiC 热压烧结SiC 密度/(g/cm³) 3.0～3.1 3.0～3.2 3.31～3.3 抗拉强度/MPa 350 抗弯强度/MPa 300～460 350～500 450～700 抗压强度/MPa 1650 硬度/HRA 92.5 90～92 93～94 弹性模量/GPa 350～420 300～420 400～450 导热率/[W/(m·K)] 42 50～82 40～81 热膨胀系数/(10-6/℃) 4～4.5 4～4.5 4.3～4.8       使用SiC时应注意的问题：     根据使用条件的不同选用不同的SiC。大批量产品，以常压烧结或反应烧结SiC为宜，形状复杂的产品应采用易成型的常压烧结SiC，价格较低；若介质为强氧化剂，宜选用常压烧结和热压烧结SiC；在高PV值下使用热压烧结SiC；若介质含有固体颗粒应选用SiC自身配对或SiC对硬质合金。     SiC是一种脆性材料，强度和抗冲击韧性很差。设计密封环时应考虑SiC环的形状要简单，不宜在环上开槽打孔，避免和减少应力集中；磨削加工时转速要高些，进刀量不可过大，避免崩边掉角现象；装配时严禁敲打；包装采取防震措施；此外，还要精心安装和使用。                        表20 碳化硅、氧化铝和碳化钨耐蚀性比较    mg/cm²·24h 介质 温度 /℃ 热压 SiC 无压烧结 SiC 反应烧结 SiC >99% 氧化铝 WC+6%Co 95%～98% H2SO4 160 0.08 0.00 0.06 0.09 11.2 30%  NaOH 沸腾 0.00 0.00 0.00 0.66 0.12 >85%  H3PO4 300 0.00 0.00 0.28 1070.8 3.75 60%   NHO3 20 0.00 0.00 0.00 0.19 1.95 20%   HCl 沸腾 0.05 0.09 0.12 0.70 34.6 40% HF+10HNO3 60 0.04 0.06 6.50 0.97 189.3  

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