氮化物结合碳化硅耐火材料的研究现状

    在我们所在的社会当中,学习不处不在,我们在看过上一篇“碳化硅的理化指标“,下面再来看一下”碳化硅的研究现状“。

    分别概述了以氮化硅、赛隆和氧氮化硅作为结合相的SiC材料的结构特点、理化性能、生产工艺和应用情况,详细介绍了国内这3种材料的研究现状,并对今后氮化物结合SiC材料的研究内容提出了自己的观点。碳化硅(SiC)具有诸多优良的物理和化学性质,如:高的机械强度和热导率,低的热膨胀系数,良好的抗热震性、抗氧化性和耐化学腐蚀性等。自1891年美国人发明艾奇逊制造方法以来,碳化硅作为重要的工业原料被广泛应用,如用于制造耐火材料、磨具、磨料和电阻发热元件等。作为特种耐火材料,碳化硅在钢铁和有色冶炼中可用作高炉和冶炼炉的炉衬及熔融金属的输送管道、过滤器、坩埚等,在陶瓷工业中用作各种窑炉的棚板、匣钵和炉衬等,在航空航天领域则可用作耐高温部件等。SiC具有很强的共价键特性,在一般的工艺条件下很南烧结,通常需加入烧结助剂或通过第二相(结合相)的包裹来获得致密的碳化硅烧结块体。氮化硅、赛隆和氧氮化硅等氮化物具有较高的强度、良好的抗热冲击性和抗氧化性,可作为SiC的结合相。氮化物结合SiC耐火材料具有较高的热稳定性和化学稳定性,而且可以在较低温度(1200-1450℃)下通过反应烧结的方法生产,所以,早在20世纪60-70年代就被广泛关注。我国从20世纪70年代末开始氮化物结合SiC耐火材料的研究,并于20世纪80年代开始工业化生产,目前已有数十条生产线,产品除满足国内需求外,还有部分出口。


结合相
化学组成(w)/% 体积密度/(g·cm-3) 显气孔率/% 抗折强度/MPa 耐压强度/MPa 热膨胀系数×106/℃-1 热导率(1000℃)/[W·(m·K)-1]
SiC 结合相 常温 1400℃
Si3N4 >75 >20 2.74 13 53 56 220 4.7 15.0
SiAlON >70 >20 2.70 15 53 50 228 5.1 17.4
Si2N2O >70 >20 2.72 12 57 51 208 4.7 14.6

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