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碳化硅微粉的应用与生产方法
发布时间:2020-11-16 00:36    文章作者:亚博网页版

  碳化硅微粉的应用与生产方法_能源/化工_工程科技_专业资料。辽宁石油化工大学继续教育学院论文 毕业设计(论文) (说明书) 题目: 碳化硅微粉的应用与生产 姓名: 刘真穆 专业: 石油化工生产技术 年级: 2011 届 学校: 辽宁石油化工大学继续教育学 院大

  辽宁石油化工大学继续教育学院论文 毕业设计(论文) (说明书) 题目: 碳化硅微粉的应用与生产 姓名: 刘真穆 专业: 石油化工生产技术 年级: 2011 届 学校: 辽宁石油化工大学继续教育学 院大连函授站 2011 年 月 日 1 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 辽宁石油化工大学继续 教育学院毕业设计 (论文)任务书 姓名:刘真穆 专业:石油化工生产技术 班级:2009 届 任务下达日期:2011 年 月 日 论文开始日期:2011 年 月 日 论文完成日期:2011 年 月 日 论文题目:碳化硅微粉的应用与生产 指导老师: 系(部)主任: 2011 年 月 日 2 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 碳化硅微粉的应用与生产 引言:碳化硅的分子式为 SiC。最早是由美国人艾奇逊在 1891 年电熔金刚石 实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物,当时误认为是金刚石的混合体,故取名 金刚砂,1893 年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇 逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英 SiO2 和碳的混 合物生成碳化硅。 碳化硅不象其它矿物质那样有其自身矿藏,它也不会在自然界中自然出现,而 需要用精炼炉的冶炼技术控制工艺来实现。早期碳化硅仅是用於研磨和切割用的材 料。上一个世纪碳化硅的发展极其缓慢而艰难。以下是碳化硅在发展过程中的几大 事件: 1.1905 年 第一次在陨石中发现碳化硅。 2.1907 年 第一只碳化硅发光二极管诞生。 3.1955 年 理论和技术上重大突破,LELY 提出生长高品质碳化概念从此将 SiC 作为重要的电子材料。 4.1958 年 在波士顿召开第一次世界碳化硅会议进行学术交流。 5.1978 年 六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究。到 1978 年首次采用 “LELY 改进技术”的晶粒提纯生长方法 6.1987 年至今以 CREE 的研究成果建立碳化硅生产线,供应商开始提供商品 化的碳化硅晶片。 关键词:碳化硅 碳化硅微粉 应用 工艺 一、碳化硅的性质、种类和应用 1.碳化硅的性质和种类 碳化硅的化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,其硬度介 于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,可作为磨料和其他某些工业材料使用。 碳化硅是最早的人造磨料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在,但迄今尚未找到 可供开采的矿源。纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含 量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构 分为六方或菱面体的 α -SiC 和立方体的β -SiC(称立方碳化硅)。α -SiC 由于其晶体 3 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现 70 余种。β -SiC 于 2100℃以上时转变为α -SiC。 碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用品种,分别用 C 和 GC 表示。它们都属 α -SiC。①黑碳化硅含 SiC 约 98.5%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强 度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。②绿碳化硅含 SiC99%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于研 磨汽缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方碳化硅,它是以特殊工艺制取的黄绿色 晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度从 Ra32~0.16 微米一 次加工到 Ra0.04~0.02 微米。 2.碳化硅的应用 由于碳化硅材料具有高硬度、高强度、低膨胀、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等一 系列优良特性,其在航天、航空、汽车、舰船、核能、电子、冶金、化工、机械等 诸多领域的应用越来越广泛,需求也越来越多。 ①有色金属冶炼工业的应用 利用碳化硅具有耐高温,强度大,导热性能良好,抗冲击,作高温间接加热材料, 如坚罐蒸馏炉?精馏炉塔盘,铝电解槽,铜熔化炉内衬,锌粉炉用弧型板,热电偶保护 管等。 ②钢铁行业方面的应用 利用碳化硅的耐腐蚀?抗热冲击耐磨损?导热好的特点,用于大型高炉内衬提高 了使用寿命。 ③冶金选矿行业的应用 碳化硅硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能,是耐磨管道?叶轮?泵室?旋流 器,矿斗内衬的理想材料,其耐磨性能是铸铁.橡胶使用寿命的 5—20 倍,也是航空飞 行跑道的理想材料之一? ④建材陶瓷,砂轮工业方面的应用 利用其导热系数?热辐射,高热强度大的特性,制造薄板窑具,不仅能减少窑具 容量,还提高了窑炉的装容量和产品质量,缩短了生产周期,是陶瓷釉面烘烤烧结理 想的间接材料? ⑤节能方面的应用 利用良好的导热和热稳定性,作热交换器,燃耗减少 20%,节约燃料 35%,使生产 率提高 20-30%?特别是矿山选厂用排放输送管道的内放,其耐磨程度是普通耐磨材 料的 6—7 倍? ⑥半导体材料方面的应用 4 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 由于碳化硅材料具有宽能级、高击穿电场、高热传导率以及高饱和电子迁移速 度等独特、优良的物理和电子特性,使其成为半导体领域的最佳材料。如:蓝色发 光二极管、紫外线探测器、高压二级管、大功率微波器、以及各种耐高温的高频器 件等。 本文的生产与工艺均为大连信东高技术材料有限公司的生产工艺应用 二、碳化硅微粉的干式制法 1.碳化硅的制法 现代碳化硅的工业制法是用优质石英砂、石油焦和硅石在电阻炉内炼制。炼得 的碳化硅块,经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。 黑碳化硅和绿碳化硅的炼制方法略有不同。其中黑碳化硅的制法是:以石英砂、 石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。性脆而锋利。绿碳化硅 的制法是以石油焦优质硅石为主要原料以食盐做添加剂通过电阻炉高温冶炼而成。 2.碳化硅微粉的制法: 制备碳化硅微粉的方法有很多,如:机械粉碎法、激光合成法、等离子合成法、 CVD 法、、溶胶—凝胶法、高温裂解法等。在各种方法中机械粉碎法因其工艺简单、 投资小、成本


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