[科普中國]-碳化硅耐火材料

碳化硅制品是以碳化硅砂為主要原料，選用不同的粘合劑生產(chǎn)的耐火材料。它的導熱系數(shù)高，約為粘土制品的10～14倍；膨脹系數(shù)低，熱穩(wěn)定性好，高溫耐壓，抗折強度大，化學性能穩(wěn)定，加之近年來粘合劑的不斷改進，克服了易氧化和受堿蝕的弱點，因而碳化硅制品不僅是豎罐煉鋅必備的耐火材料，而且還廣泛地應用于鋼鐵冶金、化工、陶瓷等工業(yè)爐窯以及防腐耐磨泵和管道內(nèi)襯。據(jù)統(tǒng)計，國外已有61%的高爐爐襯使用碳化硅制品；80年代以來，國內(nèi)已開始在煉鐵高爐爐襯中試用，效果良好。

碳化硅的分類工業(yè)用碳化硅通常含有2%左右的雜質(zhì)，其中主要有二氧化硅、硅、鐵、鋁、鈣、鎂及碳。根據(jù)碳化硅的色澤及主要用途，碳化硅的分類大致如下：黑色碳化硅，代號TH，主要用于研磨材料和耐火材料；綠色碳化硅，代號TL，用于研磨材料和耐火材料，也可用來制造電阻元件(如硅碳棒)等；礬土碳化硅用于制造熱敏電阻和避雷器等。1

碳化硅及其制品的生產(chǎn)碳化硅砂是用二氧化硅與碳質(zhì)原料于電爐內(nèi)在高溫下煉制而成的，而碳化硅制品則是以碳化硅砂為骨料，以氧化物，硅酸鹽或硅粉作高溫結合材料、經(jīng)成型、燒制而成。在電爐煉制碳化硅砂時，若以石油焦和石英砂為主要原料，得到的是黑色碳化硅砂；若配料時加入適量的食鹽，則可生產(chǎn)綠色碳化硅砂；若配入適量的礬土，可生產(chǎn)礬土碳化硅砂。1

碳化硅陶瓷碳化硅是共價鍵很強的化合物，其Si-C鍵的離子型僅12%左右，因此，它也具有優(yōu)良的力學性能、優(yōu)良的抗氧化性、高的抗磨損性以及低的摩擦系數(shù)等。碳化硅的最大特點是高溫強度高，普通陶瓷材料在1200~1400℃時強度將顯著降低，而碳化硅在1400℃時抗彎強度仍保持在500~600MPa的較高水平，因此其工作溫度可達1600~1700℃。再加上碳化硅陶瓷的熱傳導能力也較高，在陶瓷中僅次于氧化鈹陶瓷，因此碳化硅已經(jīng)廣泛應用于高溫軸承、防彈板、噴嘴、高溫耐蝕部件以及高溫和高頻范圍的電子設備零部件等領域。

稀士氧化物如Y2O3等同樣可以作為碳化硅陶瓷的燒結助劑，通過液相燒結的途徑獲得致密的碳化硅。由于其液相燒結是通過玻璃相的形成來降低孔隙率，提高致密度的，因此，玻璃相的特性對燒結所得微觀結構影響很大。2

應用碳化硅質(zhì)耐火材料擁有特殊性能，這決定著它可以在不同用條件和不同工業(yè)領域內(nèi)使用。由于導熱性高，碳化硅質(zhì)耐火材料廣泛用于制造馬弗爐、加熱式爐底及換熱器、匣缽、滲碳箱、熱電偶套管、一端封閉式測溫管及大磚。碳化硅制品還應用在許多非直接加熱式窯爐結構內(nèi)，如鋅蒸餾塔、立式及臥式蒸餾罐等。在較廣的溫度范圍內(nèi)，碳化硅質(zhì)的耐火材料的機械強度及耐磨性均直，因此可以用它制造耐機械磨損的部件，其中包括低溫用的導軌及拉桿，以及受強烈磨損的旋分器、集塵器、管道、溜槽、爐底等的內(nèi)襯、隧道窯窯車的格子板、濾氣用多孔品等等。碳化硅質(zhì)耐火材料的特殊化學性能，使得它在有色冶金及化學工業(yè)的各種窯爐和裝置中的使用效果很好。碳化硅質(zhì)耐火材料還在蒸汽鍋爐中使用。在工業(yè)中，碳化硅質(zhì)耐火材料的使用規(guī)模還遠遠不夠。近年來此種耐火材料生產(chǎn)規(guī)模的增長，而在工業(yè)中，特別是在陶瓷工業(yè)、有色及黑色冶金中的廣泛使用提供了可能性。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

侯傳濤 - 副教授 - 青島大學