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碳化物陶瓷及其复合材料碳化物陶瓷及其复合材料 碳化物陶瓷及其复合材料在特种陶瓷领域 碳化物是一种最耐高温 的材料 它常以通式Me xC y 来加以表示 碳化物陶瓷种类很多 大体上可划分为类金属碳化物和非金属碳化 物两种 从晶体材料结构特点进行分类时 一类如TiC ZrC VC WC SiC B4C等属于较简单结构的碳化物 而另一类如Fe3C Cr7C 3 Cr3C6等则属于较复杂的结构 相比较而言 属简单结构的碳化物陶瓷较为稳定 具有很高的熔点 和硬度 所以现在研究与开发应用比较广泛 个别品种成为热门产 品 结构比较复杂的碳化物 在稳定性上较差 熔点与硬度稍低 目前 在应用方面意义不大 不过它们属于一般钢铁中重要的强化相 而且以各种复杂的相存在 譬如 Fe Mn 3C Fe Cr 3C Fe Cr 7C Fe W 6C Fe Mo 6C等等 对于钢铁合金制品的改良与开发新品种具有一定意义 我们常讲的碳化物高温结构陶瓷 通常指SiC B4C TiC WC ZrC Cr3C2等及其复合物材料 碳化物陶瓷最主要的特性之一是具有高熔点 例如碳化钛 TiC 熔点高达3460 碳化钨 WC 为2720 碳化 锆 ZrC 为3450 碳化硅 SiC 的气化点为2600 可以说基本上所有的碳化物陶瓷的熔点都很高 除熔点很高外 碳化物陶瓷还具有较高的硬度 碳化硼硬度仅次于金刚石与立方氮化硼 属于最硬的材料 其显微 硬度达到4950kg mm 2 碳化钛为3200kg mm 2 碳化硅为3000kg mm2 碳化物陶瓷还具有良好的导电性 导热性及良好的化学稳定性 几乎大多数碳化物陶瓷在常温下不与酸反应 极少数碳化物即使加热亦不同酸起化学反应 结构最稳定的碳化物陶瓷甚至于不受硝酸与氢氟酸混合酸的腐蚀 成为陶瓷材料中耐磨蚀的佼佼者 鉴于以上各种独特的优良性能 碳化物陶瓷作为耐热材料 超硬材 料 耐磨材料 耐腐蚀材料 在尖端科学及工业领域应用前途非常 广阔 其中象碳化硅陶瓷已经实现批量生产 早已运用在各个领域 碳化硅 SiC 为一种典型的共价键结合的化合物 它在自然界中不 存在 属于人工合成制造的陶瓷材料 由于碳化硅的超常硬度 最初应用于各种磨削工具 如砂轮 砂布 砂及各种磨料 在机械行业材料加工与磨削时大量使用 后来又 作为钢铁冶炼中的还原剂与加热元件 从而又发现它还有高温热稳定性 高热传导性 耐酸碱腐蚀性 低 膨胀系数 抗热震好等等一系列的优良性能 在70年代中期 美国科学家首先成功以亚微米级的 SiC和少量硼 碳添加剂为原料 通过无压烧结工艺技术 成功制作 出致密碳化硅陶瓷 后来 碳化硅烧结成陶瓷材料 制作成各种陶瓷部件取代原金属部 件获得成功 我国80年代许多单位都能生产碳化硅陶瓷制品 其中利用反应烧结 法制成的精密陶瓷碳化硅密封环 圈 垫及烧成用喷嘴等 获得广 泛应用 如用作汽车 潜艇 化工 石油等行业
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