碳化硅陶瓷的用途有哪些

随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的高度发展，经常要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能，才能在比较苛刻的工作环境中使用。由于碳化硅

陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，已成为尖端科学的重要

组成部分，受到普遍重视。碳化硅陶瓷大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域，并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。

碳化硅陶瓷常见应用简介：

1、耐火材料

国外将碳化硅用作耐火材料的数量大于用作磨料。我国亦在不断扩大这方面的应用，根据国外厂商的习惯，耐火材料黑色碳化硅通常分为3种牌号：

A、高级耐火材料黑碳化硅。这种牌号的化学成分要求与磨料用黑色碳化硅完全相同，主要用以制造高级碳化硅制品，如重结晶碳化硅制品、燃气轮机构件、喷嘴、氮化硅结合碳化硅制件、高炉高温区衬材、高温窑炉构件、高温窑装窑支承件、耐火匣钵等。

B、二级耐火材料黑色碳化硅，含碳化硅大于90%。主要用于制造耐中等高温的窑炉构件，如马弗炉炉衬材料等。这些构件除利用碳化硅的耐热性、导热性外，在很多场合还兼用它的化学稳定性。

C、低品位耐火材料黑色碳化硅，其碳化硅含量要求大于83%，主要用于出铁槽、铁水包，炼锌业和海绵铁制造业等的内衬。

　2、军事方面

用 碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴，已应用于火箭技术中。碳化硅基复合材料制备的阿丽亚娜火箭尾喷管已成功应用。碳化硅密度居中，比Al2O3

轻20%，硬度和弹性模量较高，价格比B4C低得多，还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。碳化硅材料还具有自润滑性及摩擦系数小，约为硬质合金的

一半。它的抗热震性好、弹性模量高等特点在一些特殊地方获应用，如用来制成高功率的激光反射镜其性能优于铜质，由于密度低、刚性好、变形小。CVD与反应

烧结的碳化硅轻量化反射镜已经在空间技术中大量使用。

3、电气和电工

利 用碳化硅陶瓷的高热导性能，绝缘性好作为大规模集成电路的基片和封装材料。碳化硅发热体是一种常用的加热元件，由于它具有操作简单方便，使用寿命长，使用

范围广等优点，成为发热材料中最经久耐用且价廉物美的一种，使用温度可达1600℃。此外，碳化硅还可用做避雷器的阀体和远红外线发生器等。

　4、耐磨及高温件

利 用碳化硅陶瓷的高硬度、耐磨损、耐酸碱腐蚀等性能，在机械工业、化学工业中被用来制备新一代的机械密封材料，如滑动轴承、耐腐蚀的管道、阀片和风机叶片。

尤其是作为机械密封材料已被国际上确认为自金属、氧化铝、硬质合金以来第四代基本材料，它的抗酸、抗碱性能与其它材料相比是极为优秀的，几乎没有一种材料

可与之相比。利用碳化硅陶瓷的高热导性能，可用于冶金工业窑炉中的高温热交换器等，使用温度可达1300℃用电镀方法将碳化硅微粉体涂

敷于水轮机叶轮上，可以大大提高叶轮的耐磨性能，延长其检修周期。

用碳化硅制成的托辊，早已成功地应用于轧钢机上，它比金属托辊有更好的耐热性与耐磨性，

并能改善所轧钢材的质量。用碳化硅材料制成的砂泵及水力旋流器，具有很好的耐磨性能用碳化硅材料制成的缸套等耐磨件可广泛用于石油和化工等行业。碳化硅

还可作为高温热机械用材料，被首选为热机械的耐高温部件。诸如：作高温燃汽轮机的燃烧室、涡轮的静叶片、高温喷嘴等。用碳化硅制成活塞与气缸套用于无润滑

油无冷却的柴油机上，可减少摩擦30%~50%，使噪声明显降低。

碳化硅(SiC)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。再加上碳化硅陶瓷的热传导能力也较高，在陶瓷中仅次于氧化铍陶瓷，因此碳化硅已经广泛应用于高温轴承、防弹板、喷嘴、高温耐蚀部件以及高温和高频范围的电子设备零部件等领域。

稀土氧化物如Y2O，同样可以作为碳化硅陶瓷的烧结助剂，通过液相烧结的途径获得致密的碳化硅。由于其液相烧结是通过玻璃相的形成来降低孔隙率，提高致密度的，因此，玻璃相的特性对烧结所得微观结构影响很大。

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。

2.衣套常用化纤织品制作。

3.防弹层是用金属（特种钢、铝合金、钛合金）、陶瓷片（刚玉、碳化硼、碳化硅、氧化铝）、玻璃钢、尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维、液体防护材料等材料，构成单一或复合型防护结构。

4.防弹层可吸收弹头或弹片的动能，对低速弹头或弹片有明显的防护效果，在控制一定的凹陷情况下可减轻对人体胸、腹部的伤害。

5.防弹衣包括步兵防弹衣、飞行人员防弹衣和炮兵防弹衣等。

6.按照外观还可分为防弹背心，全防护防弹衣，女士防弹衣等类型。

7.防弹衣：防弹衣是指“能吸收和耗散弹头、破片动能，阻止穿透，有效保护人体受防护部位的一种服装”。

8.从使用看，防弹衣可分警用型和军用型两种。

9.从材料看，防弹衣可分为软体、硬体和软硬复合体三种。

10.软体防弹衣的材料主要以高性能纺织纤维的复合材料无纬布为主，这些高性能纤维远高于一般材料的能量吸收能力，赋予防弹衣防弹功能，并且由于这种防弹衣一般采用纺织品的结构，因而又具有相当的柔软性，称为软体防弹衣。

11.硬体防弹衣则是以特种钢板、超强铝合金等金属材料或者氧化铝、碳化硅等硬质非金属材料为主体防弹材料，由此制成的防弹衣一般不具备柔软性，以插板形式为主。

12.软硬复合式防弹衣的柔软性介于上述两种类型之间，它以软质材料为内衬，以硬质材料作为面板和增强材料，是一种复合型防弹衣。

13.作为一种防护用品，防弹衣第一应具备的核心性能是防弹性能。

14.同时作为一种功能性服装，它还应具备一定的衣服用性能。