碳化硅陶瓷的特点与用途？

1、碳化硅陶瓷的突出性能
密度低、弹性模量高；强度高，特别是高温强度和高温蠕变小；高硬度、低摩擦系数、优异的耐磨性；热膨胀系数低，导热系数高，耐磨性优良，抗热冲击；化学稳定性好；优良的耐腐蚀性能；电阻率由纯度和掺杂控制，具有半导体特性。
2、SIC陶瓷的主要用途：
碳化硅陶瓷作为性能优异的结构陶瓷和高温材料，越来越多地应用于石油化工、钢铁冶金、机械电子、航空航天、能源环保、核电、汽车、高温炉等工业领域。
(1) 密封圈、滑动轴承
无压烧结和反应烧结致密碳化硅材料因其优异的耐磨性、高导热性、耐高温性和耐腐蚀性，是生产密封圈、滑动轴承和摩擦保护套的理想材料。可加工成各种形状的密封圈，尺寸精度高，表面处理好，可在许多苛刻环境下用作机械密封。例如用于造船、化工、冶金、石油、造纸等行业的耐酸碱泵的密封装置和滑动装置。具有气密性好、使用寿命长的特点，应用广泛。我们以汽车水冷泵中碳化硅 O 型圈表面密封的使用为例。端面密封主要提供旋转接口的密封，防止密封一侧的液体或气体流到另一侧。汽车发动机循环水泵水冷装置采用陶瓷环密封，防止水泵转动过程中漏水，并能同时实现密封和滑动。过去普遍采用Al、O、陶瓷，但现在采用SiC材料，因为SiC比Al.O具有更高的硬度、更好的耐磨性和更长的使用寿命。类似的SiC密封圈也用于汽车空调压缩机。
(2)防弹陶瓷
SiC陶瓷由于其硬度高、密度低、防护性能好、价格低廉（与B、C陶瓷相比），在防弹装甲的使用中具有一定的竞争优势。其防护性能比Al2O3陶瓷好，虽然比B、C陶瓷稍差（约为B、C陶瓷的70%～80%），但SiC陶瓷的生产成本比B.C陶瓷低很多。目前，常压烧结SiC和反应烧结SiC陶瓷板特别适合使用量大且防护装甲不能太厚或太重的场合。例如，美国CERCOM，INC公司制备的高硬度、高韧性、高威布尔模量的SiC陶瓷（四点弯曲强度为580 MPa，断裂韧性Kxc为4.7 MPa·m1/2，威布尔模量m=17）。是一种优良的防弹材料。
(3) 喷嘴
石油工业、能源、环保、航天火箭、机械制造等领域需要多种喷嘴，见图8-13（g）。 SiC陶瓷因其比Al2O3和SiN陶瓷具有更高的硬度、抗热震性和优异的耐腐蚀性而得到广泛应用。例如，喷砂嘴用SiC陶瓷的使用寿命比Al、O陶瓷长3.5倍。反应烧结、无压烧结和再结晶可用作高温炉中的燃烧器喷嘴和火电厂脱硫除尘的脱硫喷嘴。
(4) 研磨盘
砂轮是半导体行业超大型集成电路硅片生产的重要工艺设备。常用的砂轮材质为铸铁或碳钢，使用寿命短，热膨胀系数大。在硅片加工过程中，特别是高速研磨或抛光时。由于研磨片的磨损和热变形，硅片的陶瓷研磨片由于硬度较高，磨损较小，难以保证热膨胀面和平行度。使用碳化硅研磨抛光。近年来，硅晶圆的尺寸变得越来越大。系数与硅片基本相同，因此可以进行高速磨削。陶瓷研磨片将提高硅片的研磨质量和效率，对硅片的质量和效率提出更高的要求。 Sic 用于提高日本京瓷公司和东芝陶瓷公司的性能。公司与美国Carborundum公司生产的SiC瓷陶瓷磨轮直接用于半导体行业。图 8130.(d) 显示了半导体行业中使用的 SiC 元件以及用于安装硅晶圆的 SiC 支架。
(5)高温换热器
很多情况下，例如在金属和玻璃熔炉、煅烧炉和燃煤熔炉中，释放的气体不仅温度高，而且具有腐蚀性，这就要求换热器能够耐高温、耐腐蚀、耐腐蚀。 。抗热冲击，可承受高热负荷。热交换器材料的另一个性能要求是高导热率，以提高传热速率并优化热交换器性能。碳化硅具有高导热率、优异的耐高温和耐腐蚀性能以及良好的抗热震性能，因此长期以来一直是工业热交换器最重要的材料。例如，钢铁锻造炉中的SiC换热器自1985年以来已投入使用超过50万小时。锆重熔炉中使用SiC换热器可节省38%的燃料。
(6) 热机部件
由于其优异的高温强度以及优异的高温抗蠕变性和抗热震性，SiC陶瓷是火箭、飞机、汽车发动机、燃气轮机等热机部件的主要材料之一。例如，通用汽车公司开发的AGT100汽车陶瓷燃气轮机，燃烧室环、简化燃烧室导叶、涡轮转子等高温部件就采用了SiC陶瓷。这些SiC零件大多通过反应烧结、常压烧结或热烧结生产。由于SiC陶瓷韧性较差，主要用作发动机或燃气轮机中的静态热机部件。(7)高温炉用家具
常压再结晶SiC和固相烧结SC陶瓷是高温家具的优良材料。可用作高温梁、棒材、棚板、车体等。工作温度达到16℃。  SANEGOBAIN采用无压烧结SiC I陶瓷制作高温炉具的支架，具有自粘性和细晶粒(<10um)的特性。
显微组织特征，其高温强度和抗氧化性能非常优异，100℃时的抗弯强度保持在400MPa以上，并且在1000湿蒸汽条件下，由于氧化而增加的重量比再结晶SiC和SiN小得多与SiC陶瓷结合。