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碳化硅陶瓷管的特点及结构

2019-08-26 作者:尚美

碳化硅陶瓷管 耐高温且高温环境下强度很高,被广泛运用在国计民生领域,碳化硅陶瓷管 是共价键很强的化合物,其Si--C键的离子型仅12%左右,因此,它也具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数等。

碳化硅陶瓷管的最大特点是高温强度高,普通陶瓷材料在1200 ~ 1400摄氏度时强度将显著降低,而碳化硅在1400摄氏度时抗弯强度仍保持在500 ~600MPa的较高水平,因此其工作温度可达1600 ~ 1700摄氏度。

碳化硅陶瓷管具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数等。

 

碳化硅陶瓷管的晶体结构:

碳化硅主要有两种晶体结构,即立方晶系的β- SiC和六方晶系的 - SiC。

碳化硅晶体的基本结构单元是相互穿插的SiC和CSi四面体。四面体共边形成平面层,并以顶点与下一叠层四面体相连形成三维结构。由于四面体堆积次序的不同可以形成不同的结构,已发现数百种变体。一般采用字母C(立方)、H(六方)、R(菱方)米表示其晶格类型,并用单位晶胞中所含的层数以示区别,例如nH表示沿c轴有n层重复周期的六方晶系结构,而mR则表示沿c轴有m层重复周期的菱面体结构。

 

碳化硅是在高温下合成的,所以碳化硅陶瓷管也多是在高温下制备或者在高温下使用。

如果只作较粗略计算时,碳化硅的平均热膨胀系数在25~1400℃范围内可以取4.4×10-6/℃。碳化硅的热膨胀系数测定结果表明:其量值与其他磨料及高温材料相比要小得多,如刚玉的热膨胀系数可高达(7~8)×10-6/℃。SiC的导热系数很高,这是碳化硅陶瓷管物理性能方面的另一个重要特点。

它的导热系数比其他耐火材料及磨料要大的多,约为刚玉导热系数的4倍。所以,碳化硅所具有的低热膨胀系数和高导热系数,因此碳化硅陶瓷管在加热及冷却过程中受到的热应力较小,这就是碳化硅陶瓷管抗热震性特别好的原因。