碳化硼的性能及耐火材料中的应用?

碳化硼的性能及耐火材料中的应用?,第1张

碳化硼的性能:

1、碳化硼重要的性能在于其超常的硬度(莫氏硬度为9.3),硬度仅次于金刚石和立方氮化硼,是理想的高温耐磨材料;

2、碳化硼密度很小,是陶瓷材料中轻的,可用于航天航空领域;

3、碳化硼的中子吸收能力很强,相对于纯元素B和Cd来说,造价低、耐腐蚀性好、热稳定性好,广泛用于核工业,碳化硼中子吸收能力还可以通过添加B元素而进一步改善;

4、碳化硼的化学性能优良,在常温下不与酸、碱和大多数无机化合物反应,仅在氢氟酸一硫酸、氢氟酸一硝酸混合物中有缓慢的腐蚀,是化学性质稳定的化合物之一;

5、碳化硼还具有高熔点、高d性模量、低膨胀系数和良好的氧气吸收能力等优点;

6、碳化硼还是p型半导体材料,即使在很高的温度下也可保持半导体特性。

碳化硼在耐火材料中的应用:

碳化硼是人造磨料之一,其莫氏硬度为9.36,显微硬度为43149.26——52955.95n/mm2,比重2.52g/cm3,熔点约为2450℃,与酸、碱溶液不起反应,碳化硼还具有高化学位、中子吸收、无磁性、半导体导电,研磨效率高等特点。

碳化硼适用于各种硬质合金、刀具、刃具、模具、宝石等精密元件的磨削、研磨、钻孔、抛光等,也是耐火材料、耐高温材料、耐磨焊条、制取金属硼化物、硼合金、工程陶瓷、硼钢等制造的主要原材料,近年来开始应用军事领域和航天技术上,目前也是核工业不可缺少的材料。

碳化硅是用石英砂,石油焦、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成。

黑碳化硅作为一种优质耐火材料,碳化硅具有优越的抗热震性能。这一点具体体现在它具有高的热导率(导热系数)和较低的线膨胀系数。

一般工程计算上取碳化硅的导热系数为6.28~9.63W·m-1·k-1.此值约为刚玉导热系数的4倍。

在25~1400℃范围内,碳化硅的平均线膨胀系数可取4.4×10-6k-1,而刚玉的线膨胀系数为(7~8)×10-6k-1.

碳化硅陶瓷具有的高温强度高、耐高压、高温蠕动性小等优点,能适应各种高温环境.例如,碳化硅横梁,适用于工业窑炉中的承重结构架,它高温力学性能优异,抗高温蠕变性好,长期使用不弯曲变形.碳化硅棍棒用于高温烧成带,具有良好的导热性能,节约能源的同时不增加窑车重量.碳化硅冷风管用于窑的降温带,耐急冷热性能好,其使用寿命是不锈钢管或氧化铝等耐火材料的5~10倍.另外,由于碳化硅陶瓷突出的高温强度、优良的抗高温抗蠕变能力以及抗热震性,使其成为火箭、飞机、汽车发动机和燃汽轮机中热机部件的主要材料之一,通用汽车公司研制的AGT100车用陶瓷燃气轮机就采用碳化硅陶瓷用作燃烧室环、燃烧室筒体、导向叶片和涡轮转子等高温部件.


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