碳化硅

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分散剂对纳米碳化硅分散的概述

主要介绍四种分散剂对SiC分散效果

指导老师：颜鲁婷

10121940 李楠

主要内容

前言

分散剂对SiC分散2

的研究现状

发展前景及技术挑战3

在制备超细化、窄粒级纳米颗粒越来越引起人们的重视；

颗粒表面改性已成为材料科学和界面与表面科学领域的热门研究课题。

?SiC是一种性能优良的非氧化物材料，具有高硬度、高弹性模量、耐热、耐磨、耐腐蚀等优点，广泛应

用在航天航空、电子、化工等领域。

选择SiC的另一原因是现在做的实验里需要将

SiC均匀分散在瓦特镀液里。

现在分散纳米碳化硅颗粒时遇到的困难是纳米级粉体SiC颗粒表面能高且表面效应很容易引起团聚，形成二次粒子；使超细粉体的优势难以发挥；最终影响成品的优异性能。因此，在纳米尺度上对SiC进行表面改性，使其很好的分散；以获得高性能满足实际应用的需要，是现在研究的重点。

1.1碳化硅性质与用途

硬度高

抗蠕变性好耐腐蚀性好抗氧化性能热膨胀系数小热导率高SiC性质

宽禁带隙

高临界击穿电

压

高饱和漂移率

等

广泛应用于热交换器和热工设备等广泛应用于半导体材料和吸波材料等

1.2纳米碳化硅的团聚

粉体在制备时吸收了大量的机械能和热能

使新生颗粒表面有相当高的表面能和比表面积，粒子处于极不稳定状态并易吸附气体和各种介质同时表面也积累了大量的正电荷或负电荷；

颗粒的形状各异、极不规则

使得新生粒子的凸起处有的带正电、有的带负电。这会使SiC颗粒极不稳定、彼此之间产生自发凝并和团聚现象，进而影响了其优异性能的充分发挥

超微细粉体分散影响因素

1.超微细粉体与环境介质的作用

2.在环境介质中粉体之间的相互作用

1.3纳米碳化硅的分散技术

分散剂选择

分散机理

主要原因需物理化学条件：通过添加适当的分散剂来实现的；主要目的：润湿纳米颗粒表面，降低表面能不同的分散

剂有不同的

分散机理，

它的添加强

化了粉体间

的相互排斥

作用

①静电稳定

机制

②空间位阻

稳定机制

③电空间稳

定机制

1.4不同分散剂概述

分散剂基本特点：

一是很容易定向排列在物质表面或者两者界面上使表面或界面性质显著改变；

二是分散剂在水溶液中的溶解度，即分子分散状态的浓度较低。

因此，表面张力、表面吸附、润湿、乳化、分散、悬浮、团聚、起泡等界面性质都与这两个特点有直接或间接地来联系。

1.4.1聚乙二醇

非离子型表面活性剂，其中C-O、C-H和O-H具有很高的极性，形成的分子链在水溶液中呈蛇形，易于氢氧化物胶粒(Si-OH)表面建立较强的氢键，从而在胶粒表面形成一层大分子亲水膜，导致空间位阻效应；

通过空间位阻稳定机制，吸附于颗粒表面，形成微胞，使颗粒间产生排斥，从而达到分散的目的；但它加入的量过多或者过少都会使分散效果变差

注意：PEG必须是较高分子量(>1000)

液体介质也对分散有影响

当介质为水时，由于水的极性很大，SiC粉体也是极性固体粉体，易与水润湿和吸附，而使SiC在水中很好分散，但SiC表面有大量的吸附水、配位水、桥-OH基及非桥-OH基的作用会使SiC浆料中产生大的团聚体，加入少量的PEG不足以置换表面吸附的水和羟基，所以粉体的流动性不是很好。

当介质为乙醇时，由于乙醇对聚乙二醇的溶解性较好，使聚乙二酵的链可充分伸展，分散均匀，而且乙醇的表面张力要小于水的表面张力，在低温70℃干燥时，颗粒因溶剂的表面张力小而团聚的可能就小了，粉体的流动特性较好，并都得到试验证明。即PEG加入量为1%时液体介质为乙醇时改性粉体获得较好的流动性，表面的C-O、C-H和O-H形成空间位阻效应起到了表面改性。

1.4.2聚甲基丙烯酸铵(PMAA-NH4)

阴离子型聚电解质，用甲基丙烯酸单体加引发剂

聚合并加氨水制得；

其在水溶液中的离解度随溶液的PH值而变化，当PH>3.4时，PMAA-NH4开始电离出PMAA-和NH4+，带负电的PMAA吸附在粉体颗粒表面，具有空间

位阻同时，还存在静电排斥力，使纳米粉体分散

效果更加。

PH=10时，PMAA-NH

4完全电离，其静电分散作用

达到最大。

1.4.3聚乙烯亚胺(PEI)

典型的水溶性聚胺，在水溶液中呈碱性；

PEI通常带有较多的支链，大分子链上丰富的N原子使PEI具有很强的给电子性，具有很强的亲质子性；

在PH<10的水溶液中，PEI分子链上的胺基多处于质子化状态；

带有正电荷的大分子链，是一种阳离子聚电解质，而SiC粉表面带有负电荷，二者通过强烈的静电相互作用加以结合，使PEI紧密地吸附到SiC颗粒表面。

1.4.4十二烷基硫酸钠与十六烷基三甲基溴化铵十二烷基硫酸钠(SDS)是一种无毒的阴离子表面活性剂，其生物降解度＞90％；

十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是一种季铵盐阳离子去污剂能与阳离子、非离子、两性表面活性剂有良好的配伍性，生物降解性很好；

SDS和CTAB通过静电位阻稳定机制吸附在粉体表面，改变了SiC颗粒在介质中的分散状态及其表面荷电性能，从而达到较好的分散效果

2分散剂对纳米碳化硅分散的研究现状

聚乙烯亚胺

SDS和CTAB

聚乙二醇

聚甲基丙烯酸铵

2.1聚乙二醇对纳米碳化硅分散的影响

郭兴忠等人研究发现：加入PEG量为5wt%、介质为乙醇时对SiC粉体的改性较好。PEG在粉体表面的吸附量随PEG量的增加而增加，介质基本不影响吸附量；

改性后颗粒间分散较好，尺寸分布均匀，形状多为块状分布；粉体改性后碳化硅陶瓷制品的烧结性能得到改善

陈建等发现：SiC粉体能很好地分散在乙醇含量为30～60vol％的水溶液中。

以50vol％含量的乙醇溶液为研究特例，调节pH值，发现在9～10之间的碱性条件下SiC分散效果最佳；

2.2聚甲基丙烯酸铵对纳米碳化硅分散的影响郭小龙等研究了聚乙二醇(分子量400)和两种分子量不同的聚甲基丙烯酸铵对纳米碳化硅在水溶液中的分散；发现：

分子量较大的2号PMAA-NH

4对SiC水悬浮液的

分散性较好，最佳分散剂加入量为0.2～0.3wt%，

最佳PH为9～10。采用PMAA-NH

4的电镀空间稳

定机制比采用PEG的空间位阻稳定机制可得到更好的分散效果。这说明即使是同种分散剂也会因分子量的不同而使分散效果有差异。

2.3聚乙烯亚胺对SiC粉体分散的影响

罗永明等用的粉末为纯β-SiC去离子水作为浆料的溶剂，研究聚乙烯亚胺(PEI)对SiC的分散作用发现：

加入1.0%的分散剂PEI时，浆料获得良好的分散。分散剂的浓度过高或过低都不利于SiC的分散。SiC在水溶液中的等电点为PH=2.8，当加入分散剂PEI，等电点移到PH=7.0。当在浆料中加入分散剂时，SiC在PH=10.38时，获得最佳的分散效果。

2.4 SDS和CTAB对纳米碳化硅分散的影响

杨玉国等研究十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂，制备的SiC纳米颗粒悬浮液的稳定性；发现：当SDS和CTAB在悬浮体系中的含量分别为0.01g/L、0.10g/L时，SiC纳米颗粒能够均匀悬浮，稳定分散。

氮化硅结合碳化硅材料的生产与应用_张林

氮化硅结合碳化硅材料的生产与应用 ◆　张　林　孟宪省山东工业陶瓷研究设计院　淄博255031 ◆　赵光华　朱喜仲水利部丹江口水利枢纽管理局碳化硅总厂摘　要　阐述了氮化硅结合碳化硅窑具材料的生产技术、生产工艺流程及使用情况。指出作为现代窑具的替代产品,它具有较好的市场前景。关键词　氮化硅结合碳化硅,工艺,生产,应用 1　生产工艺与性能 1.1　混料压制料是按配方称量SiC砂和Si粉,倒入高效混料机,并均匀加入事先称量好且加水稀释的添加剂和临时结合剂。搅拌15～20min,并过筛,放入料仓困料24h以上。挤出料是根据配方,用上述相似的方法进行混料和困料。并应额外加入可塑剂。注浆料是先将Si粉放在水池中浸泡48h后,再由泥浆泵抽送到压滤机经压滤处理。根据配方称量SiC砂和Si饼,倒入高速搅拌罐并加入一定量的水、临时结合剂和悬浮剂搅拌2h。 1.2　成型压制成型是将困好的料准确称量后,均匀布于模具中,振动加压成型,再经真空吸盘转移到储坯车上。挤出成型是将混合料放入真空练泥机进行真空处理,使泥料均匀混合。泥料用塑料薄膜覆盖严实,困料24h,再经真空挤出成型机挤出。浇注成型主要是满足异型件要求,由于SiC 砂和Si粉为瘠性料,自身密度大,导致泥浆的悬浮性差,易产生沉淀,使泥浆内颗粒分布不均匀。因此,配方中颗粒不能太粗且比例要适当,同时加入悬浮剂和解胶剂(一般采用明胶),并采用压力注浆。然后把经24h搅拌过的泥浆从储浆罐抽入压力注浆罐中,进行真空处理,注浆罐带有慢速搅拌机,加压后泥浆通过管道输送至浇注台的石膏模内成型;保持一定的压力和时间,待吃浆厚度达到要求后,空浆;坯体巩固后,脱模。 1.3　干燥成型后粗修和整形的合格坯体,入储坯车至干燥室内。干燥室的热风来自热风炉(或窑炉余热利用),热风温度以100～120℃为好,有条件也可使用电热干燥。应严格控制升温速度,以免坯体出现变形或开裂。坯体干燥3天。达到干燥残余水分(一般<0.5%)后推出冷却,经精修坯体和生坯检查,合格的进入氮化炉烧成。 1.4　烧成合格干燥品装入窑车进氮化室,对氮化反应空间密封后推入梭式窑,接上充氮管和抽真空管,升温至700～1450℃进行抽真空和氮化烧成。中高温氮化阶段(指1100℃以上),严格控制升温制度及氮气质量,氮气纯度应达到99.99%以上。在1180℃及1280℃两个反应高峰期应增加保温时间,以免反应过速出现“流硅”。 1.5　制品的性能氮化硅结合碳化硅制品抗折强度随温度升高而提高,至1400℃时,强度开始下降,但到1500℃时仍保持常温抗折强度指标。氮化硅结合碳化硅材质的高温抗折强度是普通耐火材料的4～8倍;热膨胀系数是高铝耐火材料的一半;导热系数是一般耐火材料的7～8倍[1]。生产应用 NAIHU O CAILIAO　1999,33(3)156～157,175　收稿日期:1998-09-07编辑:徐慧娟156 　耐火材料1999/3

碳化硅的应用

碳化硅碳化硅，又称为金钢砂或耐火砂，英文名Silicon Carbide，分子式SiC。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。绿色至蓝黑色。介电常数7。硬度9Mobs。A-是半导体。迁移率(300 K), cm2 / (VS),400电子和50空穴，谱带间隙eV，303(0 K)和2.996(300 K)；有效质量0.60电子和1.00空穴，电导性，耐高温氧化性能。相对密度3.16。熔点2830℃。导热系数(500℃)22. 5 , (1000℃)23.7 W / (m2K)。热膨胀系数：线性至100℃：5.2×10-6/ ℃，不溶于水、醇；溶于熔融碱金属氢氧化物。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。碳化硅为晶体，硬度高，切削能力较强，化学性能力稳定，导热性能好。黑碳化硅是以石英砂，石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉。常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含SiC 97%以上，主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅，有金属光泽，含SiC 95%以上，强度比绿碳化硅大，但硬度较低，主要用于磨铸铁和非金属材料。碳化硅的用途是十分广泛的，目前主要是用作磨料和耐火材料，这两项用途占了碳化硅产量中的大部分。通常磨料用的颗粒粒级很窄，反之耐火材料不同。下面分几个方面介绍碳化处的主要用途。一、磨料由于碳化硅具有很高的硬度、化学稳定性和一定的韧性，所以是一种用途很广的磨料，可用以制造砂轮、油石、涂附磨具或自由研磨。它主要是用于研磨玻璃、陶瓷、石材等非金属材料、铸铁及某些非铁金属，它与这些材料之间的反应性很弱。由于它是普通废料中硬度最高的材料，所以包常用以加工硬质合金、钛合金、高速钢刀具等难磨材料及修正砂轮用。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。其中黑色碳化硅和绿色碳化硅的应用也有所差别。黑碳化硅制成的磨具，多用于切割和研磨抗张强度低的材队如玻璃、陶瓷、石料和耐火物氯同时也用于铸铁零件和有色金属材料的磨削。绿碳化硅制成的磨具，多用于硬质合金、钦合金、光学玻璃的磨削，同时也用于缸缸和高速钢刀具的精磨。由于其优良的耐磨性，碳化硅在冶金选矿行业中也有应用。参见《碳化硅在选矿工艺中的应用》。二、耐火材料和耐腐蚀材料这一用途是由于它的高熔点(分解温度)、化学惰性和抗热震性。日前生产碳化硅耐火材料的主要方法包括压制和烧结碳化硅、压制和再结晶碳化硅、浇注和再结晶碳化硅、碳化硅

碳化硅行业发展前景简析

碳化硅行业发展前景简析【引言】近年来，在低碳经济大潮的带动下，太阳能光伏产业迅猛发展，作为光伏产业用的材料，碳化硅特别是绿碳化硅的销售市场异常火爆，使得众多磨料磨具业界人士开始格外关注碳化硅行业。在2010年秋季全国磨料磨具行业信息交流暨第52届中国刚玉碳化硅交易会的小组分会中，碳化硅分会场一改往届与其它分会场相比人气不足的常态，势压刚玉、磨具分会场成为人气最高、讨论最激烈的会场。会上中平能化集团易成新材料有限公司董事长孙毅就碳化硅行业的发展前景作了系统的分析。一、碳化硅行业发展现状总量大中国是碳化硅的生产大国和出口大国，2009年碳化硅总产量达53.5万吨左右，占全球总数的56.3%，居世界第一。我们预计，2010年截止9月份仅绿碳化硅产量就将达到80万吨。附加值低碳化硅行业产量大，但缺乏竞争力。尽管产量足够供应，中国制造的碳化硅产品大部分是低端和初步加工，对于某些需求供应高附加值的成品和深加工产品存在很大的差距。尤其是高性能工程陶瓷、用以高端的研磨粉等产品的供应还远远没有满足，核心技术大多仍由日本控制。主要还是靠进口弥补国内市场的不足。光伏行业带动出现机会随着传统矿物质能源日益枯竭，以太阳能电池为代表的光伏产业得到迅速发展。据我国正在制定的《新兴能源产业发展规划》显示，到2020年可再生能源消费占一次能源消费中的比例要达到15%，光伏产业发展趋势总体呈现稳中有升。碳化硅是光伏产业链上游环节——晶硅片生产过程中的专用材料，受光伏行业发展的带动，碳化硅行业通过产品结构升级和下游需求的扩展带来了一些机会。不确定性尽管如此，由于碳化硅生产属于高耗能、高污染，受到能源短缺的阻碍和国家能源节约的政策影响，还有一些具体审查和批准新项目受到闲置，比如低电价优惠的有关政策已经被取消；目前国家严格控制新项目，原有6300KV A以下规模的碳化硅冶炼要求强制关停。所以碳化硅行业的未来发展将面临很多不确定性二、碳化硅行业竞争格局分析 1.外部经济环境

碳化硅的用途

碳化硅的用途碳化硅是典型的多晶型化合物，按大类来分，有α-碳化硅和β-碳化硅两种。α-碳化硅做为磨料有黑、绿两种品种。β-碳化硅是制备碳化硅类陶瓷的主要原料。碳化硅的用途十分广泛，如：冶金、机械、化工、建材、轻工、电子、发热体。磨料可作为冶金工业的净化剂、脱氧剂和改良剂。在机械加工方面可作为合成硬质合金刀具；加工后的硅碳板可作为耐火材料用于陶瓷烧制的棚板。通过精加工后生产的微粉，可用于高科技电子元器件和远红外线辐射材料的涂料。高纯度精微粉可供国防工业航空航天器皿的涂层。对国际国内各经济领域的用途十分广阔。碳化硅半导体能应对“极端环境”，据称，碳化硅晶片甚至可以经受住金星或太阳附近的热度。前期的研究表明，即使在560摄氏度的高温中，碳化硅晶片在没有冷却装置的情况下仍能正常运作。碳化硅晶片在通讯领域具有广阔的运用前景，能让高清晰电视发射器提供更清晰的信号和图像；也可以用在喷气和汽车引擎中，监测电机运转。同时，它还可运用于太空探索领域，帮助核动力飞船执行更繁杂的任务。法国物理学家预言，在芯片制造领域，碳化硅取代硅已为时不远。 1、磨料--主要因为碳化硅具有很高硬度，化学稳定性和一定韧性，所以碳化硅能用于制造固结磨具、涂附磨具和自由研磨，从而来加工玻璃、陶瓷、石材、铸铁及某些非铁金属、硬质合金、钛合金、高速钢刀具和砂轮等。

2、耐火材料和耐腐蚀材料---主要因为碳化硅具有高熔点（分解度）、化学惰性和抗热振性，所以碳化硅能用于磨具、陶瓷制品烧成窑炉中用棚板和匣钵、炼锌工业竖缸蒸馏炉用碳化硅砖、铝电解槽衬、坩锅、小件炉材等多种碳化硅陶瓷制品。 3、化工用途--因为碳化硅可在溶融钢水中分解并和钢水中离氧、金属氧化物反应生成一氧化碳和含硅炉渣。所以它可作为冶炼钢铁净化剂，即用作炼钢脱氧剂和铸铁组织改良剂。这一般使用低纯度碳化硅，以降低成本。同时还可以作为制造四氯化硅原料。 4、电工用途--用作加热元件、非线性电阻元件和高半导体材料。加热元件如硅碳棒（适用于1100～1500℃工作各种电炉），非线性电阻元件，各式避雷阀片。 5、其它配制成远红外辐射涂料或制成碳化硅硅板用远红外辐射干燥器中。碳化硅用途细分： 1、有色金属冶炼工业的应用利用碳化硅具有耐高，强度大，导热性能良好，抗冲击，作高间接加热材料，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

功率半导体的革命：SiC与GaN的共舞

功率半导体的革命：SiC与GaN的共舞功率半导体多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力控制。目前，功率半导体材料正迎来材料更新换代，这些新材料就是SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓），二者的物理特性均优于现在使用的Si（硅），作为节能王牌受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大期待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体，可大幅提高产品效率并缩小尺寸，这是Si功率半导体元件（以下简称功率元件）无法实现的。目前，很多领域都将Si二极管、MOSFET及IGBT（绝缘栅双极晶体管）等晶体管用作功率元件，比如供电系统、电力机车、混合动力汽车、工厂内的生产设备、光伏发电系统的功率调节器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等。这些领域利用的功率元件的材料也许不久就将被GaN和SiC所替代。例如，SiC已开始用于铁路车辆用马达的逆变器装置以及空调等。电能损失可降低50％以上利用以GaN和SiC为材料的功率元件之所以能降低电能损失，是因为可以降低导通时的损失和开关损失。比如，逆变器采用二极管和晶体管作为功率元件，仅将二极管材料由Si换成SiC，逆变器的电能损失就可以降低15～30％左右，如果晶体管材料也换成SiC，则电能损失可降低一半以上。有助于产品实现小型化电能损失降低，发热量就会相应减少，因此可实现电力转换器的小型化。利用GaN和SiC 制作的功率元件具备两个能使电力转换器实现小型化的特性：可进行高速开关动作和耐热性较高。 GaN和SiC功率元件能以Si功率元件数倍的速度进行开关。开关频率越高，电感器等构成电力转换器的部件就越容易实现小型化。耐热性方面，Si功率元件在200℃就达到了极限，而GaN和SiC功率元件均能在温度更高的环境下工作，这样就可以缩小或者省去电力转换器的冷却机构。这些优点源于GaN和SiC具备的物理特性。与Si相比，二者均具备击穿电压高、带隙宽、

碳化硅项目年终总结报告

碳化硅项目年终总结报告一、碳化硅宏观环境分析二、2018年度经营情况总结三、存在的问题及改进措施四、2019主要经营目标五、重点工作安排六、总结及展望

尊敬的xxx投资公司领导：近年来，公司牢固树立“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，以提高发展质量和效益为中心，加快形成引领经济发展新常态的体制机制和发展方式，统筹推进企业可持续发展，全面推进开放内涵式发展，加快现代化、国际化进程，建设行业领先标杆。初步统计，2018年xxx投资公司实现营业收入5564.24万元，同比增长33.69%。其中，主营业业务碳化硅生产及销售收入为4676.68 万元，占营业总收入的84.05%。一、碳化硅宏观环境分析（一）中国制造2025 高质量发展是投入产出效率和经济效益不断提高的发展。高质量发展的重要标志，是不断提高劳动、资本、土地、资源、环境等要素的投入产出效率和微观主体的经济效益，并表现为企业利润、职工收入、国家税收的持续增加和劳动就业不断扩大。对照经济高质量发展要求，关键在于推动工业高质量发展，而解决我市工业发展现状问题，根本出路也在于推动工业高质量发展。我市如何发挥得天独厚的区位优势、丰富多样的资源优势、多重叠加的政策优势、互联互通的交通

优势、山清水秀的生态优势，在民族团结、社会安定的发展环境中，在多年以来工业发展积累的良好基础上，进一步满足广阔的市场需求，推动工业高质量发展，成为摆在我们面前的重大课题和历史使命。（二）工业绿色发展规划发展循环经济是我国的一项重大战略决策，是落实推进生态文明建设战略部署的重大举措，是加快转变经济发展方式，建设资源节约型、环境友好型社会，实现可持续发展的必然选择。近年来，我市大力推动循环经济发展，循环经济理念进一步确立，产业体系逐步完善，发展水平不断提高，经济、社会和环境效益进一步显现。“十三五” 时期，是我市全面贯彻落实党的十八大和十八届五中全会关于生态文明建设的战略部署，建设经济强、百姓富、环境美、社会文明程度高新我的重要时期，是高水平全面建成小康社会的决胜阶段，随着工业化、城镇化和农业现代化持续推进，发展循环经济的要求更为迫切。（三）xxx十三五发展规划新兴产业继续保持全球产业的增长极优势，增速保持在7.5%以上。发达国家新兴产业间的竞争由传统的主导行业及其产品的规模与市场竞争，转变为细分领域的技术突破挖掘与掌控发展主导权的争夺，世界各国选择符合本国产业基础条件且具有全球产业引领效应的新兴产

碳化硅材料在汽车上面的应用探究

新型碳化硅材料在汽车上面的应用 1摩擦副材料的选配由于航空用离合器是工作在高速、高温、高载荷状态下,楔块的材料应同时满足强度及耐磨损的需求,宜选用高强度、高温、硬度高、高导热性、耐热冲击、低热膨涨系数性质的材料, 根据以上使用特性,楔块常用材料一般选Cr14Mo4V、Gr4Mo4V、W18Gr4V、M -50、AMS6490等耐高温材料,硬度一般在HRC63左右。而相配合的内外套常选用镍铬钼材料(如18CrNi4A、SAE8640、AISI9310)或轴承钢ZGGr15等,滚道表面最小硬度不低于HRC60。 2 碳化硅等特种陶瓷的结构性能及种类陶瓷的性能由两种因素决定。首先是物质结构,主要是化学键的性质和晶体结构。它们决定陶瓷材料的性能,如耐高温性、半导体性及绝缘性等。其次是显微组织,包括分布、晶粒大小、形状、气孔大小和分布、杂质、缺陷等。陶瓷材料在性能上有其独特的优越性。在热和机械性能方面,有耐高温、隔热、高硬度、耐磨耗等;在电性能方面有绝缘性、压电性、半导体性、磁性等;在化学方面有催化、耐腐蚀、吸附等功能;在生物方面,具有一定生物相容性能,可作为生物结构材料等。但也有它的缺点,其致命缺点是脆性。因此研究开发新型功能陶瓷是材料科学中的一个重要领域。近期研究表明:用不同配比的各种原料和陶瓷复合材料制成的纳米级原材料经烧结可提高韧性。这一发现吸引了许多研究者,成为国际上研究的热点。预期合成陶瓷研究将使全陶瓷内燃机尽快成为现实。这是21世纪的新挑战,将使汽车发动机、刀具、模具等方面面貌一新。工程陶瓷目前有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC),硅化钨(WSi2)、二氧化锆(ZrO2)、三氧化铝(A12O3)等。这些材料具有耐热、高硬度、耐磨、耐腐蚀、相对密度小等特点。若能用于燃气轮机,可使工作温度从目前的1100e提高到1370e,而热效率从60%提高到80%,应是理想的发动机材料。陶瓷材料种类繁多,各有特色,可制成各种功能元件。碳化硅陶瓷是用碳化硅粉,用粉末冶金法经反应烧结或热压烧结工艺制成。碳化硅陶瓷最大特点是高温强度大、热稳定性好、耐磨抗蠕变性好。适用于浇注金属用的喉嘴、热电偶套管、燃气轮机的叶片、轴承等零件。同时由于它的热传导能力高,还适用于高温条件下的热交换器材料,也可用于制作各种泵的密封圈。氮化硅陶瓷抗温度急变性好,硬度高,其硬度仅次于金刚石、氮化硼等物质,用氮化硅陶瓷材料制作发动机,由于工作温度达到1370e,发动机效率可达30%,同时由于温度提高,可使燃料充分燃烧,排出废气污染成分大幅度降落,不仅降低能耗,并且减少了情形污染。氮化硅陶瓷原料丰富、加工性好,可以用低成本生产出各种尺寸精确的部件,特别是形状复杂的部件,成品率比其他陶瓷材料高。金属陶瓷,主要包括六大类:介电陶瓷、半导体陶瓷、磁性陶瓷、压电陶瓷、热电陶瓷、绝缘陶瓷等,该技术有助于节能环保。除了提高汽车的安全性和舒适性之外,如何提高环保性能也是一个焦点。 3 陶瓷发动机陶瓷具有较好的高温强度、耐蚀性和耐磨性,尤其是氮化硅和碳化硅陶瓷,有可能作为高温结构材料来制造发动机。陶瓷发动机已成为当前世界各国竞相开发的目标之一。用陶瓷材料制造的发动机,具有以下优越性:陶瓷的耐热性好,这可以提高发动机的工作温度,从而使发动机效率大大提高。例如,对燃气轮机来说,目前作为其制造材料的镍基耐热合金,工作温度在1000e左右;若采用陶瓷材料,工作温度可达1300e,使发动机效率提高30%左右;工作温度高,可使燃料充分燃烧,排出废气中的污染成分大大减少。这不仅降低了能源消耗,而且减少了环

碳化硅性能与碳化硅生产工艺

碳化硅性能与碳化硅生产工艺天然的碳化硅很少，工业上使用的为人工合成原料，俗称金刚砂，是一种典型的共价键结合的化合物。碳化硅是耐火材料领域中最常用的非氧化物耐火原料之一。（1）碳化硅的性质：碳化硅主要有两种结晶形态：b-SiC 和 a-SiC。b-SiC 为面心立方闪锌矿型结构，晶格常数 a=0.4359nm。a-SiC 是 SiC 的高温型结构，属六方晶系，它存在着许多变体。碳化硅的折射率非常高，在普通光线下为 2.6767~2.6480.各种晶型的碳化硅的密度接近， a-SiC 一般为3.217g/cm3，b-SiC 为 3.215g/cm3.纯碳化硅是无色透明的，工业 SiC 由于含有游离 Fe、Si、C 等杂质而成浅绿色或黑色。绿碳化硅和黑碳化硅的硬度在常温和高温下基本相同。SiC 热膨胀系数不大，在25~1400℃平均热膨胀系数为 4.5×10-6/℃。碳化硅具有很高的热导率，500℃时为 64.4W/ (m·K)。常温下SiC 是一种半导体。碳化硅具有耐高温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀和质量轻的特点。碳化硅在高温下的氧化是其损害的主要原因。（2）碳化硅的合成： ①碳化硅的冶炼方法，合成碳化硅所用的原料主要是以 SiO2 为主要成分的脉石低档次的碳化硅可用低灰分的无烟煤为原料。辅助原料为木屑和食盐。碳化硅有黑、绿两种。冶炼绿碳化硅时要求硅质原料中 SiO2 含量尽可能高，杂质含量尽量低。生产黑碳化硅时，硅质原料中的 SiO2 可稍低些。对石油焦的要求是固定碳含量尽可能高，灰分含量小于 1.2%，挥发分小于 12.0%，石油焦的粒度通常在 2mm 或 1.5mm 以下。木屑用于调整炉料的透气性能，通常的加入量为 3% ~5%（体积）。食盐仅在冶炼绿碳化硅时使用。硅质原料与石油焦在 2000~2500℃的电阻炉内通过以下反应生成碳化硅：SiO2+3C→SiC+2CO↑-526.09Kj CO 通过炉料排出。加入食盐可与 Fe、Al 等杂质生成氯化物而挥发掉。木屑使物料形成多孔烧结体，便于CO 气体排出。碳化硅形成的特点是不通过液相，其过程如下：约从 1700℃开始，硅质原料由砂粒变为熔体，进而变为蒸汽（白烟）；SiO2 熔体和蒸汽钻进碳质材料的气孔，渗入碳的颗粒，发生生成 Sic 的反应；温度升高至1700~1900℃时，生成 b-SiC；温度进一步升高至 1900~2000℃时，细小的 b-SiC 转变为 a-SiC，a-SiC 晶粒逐渐长大和密实；炉温再升至 2500℃左右，SiC 开始分解变为硅蒸汽和石墨。大规模生产碳化硅所用的方法有艾奇逊法和ESK 法。艾奇逊法：传统的艾奇逊法电阻炉的外形像一个长方形的槽子，它是有耐火砖砌成的炉床。两组电极穿过炉墙深入炉床之中，专用的石墨粉炉芯体配置在电极之间，提供一条导电通道，

碳化硅用途

碳化硅用途碳化硅又称金钢砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。黑碳化硅是什么,他是怎么制作出来的黑碳化硅是以石英砂,石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是什么,他是怎么制作出来的绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。碳化硅(SiC)由于其独特的物理及电子特性, 在一些应用上成为最佳的半导体材料: 短波长光电器件, 高温, 抗幅射以及高频大功率器件. 其主要特性及与硅(Si)和砷化镓(GaAs)的对比. 宽能级(eV) 4H-SiC: 3.26 6H-Sic: 3.03 GaAs: 1.43 Si: 1.12 由于碳化硅的宽能级, 以其制成的电子器件可在极高温下工作. 这一特性也使碳化硅可以发射或检测短波长的光, 用以制作蓝色发光二极管或几乎不受太阳光影响的紫外线探测器. 高击穿电场(V/cm) 4H-SiC: 2.2x106 6H-SiC: 2.4x106 GaAs: 3x105 Si: 2.5x105 碳化硅可以抵受的电压或电场八倍于硅或砷化镓, 特别适用于制造高压大功率器件如高压二极管,功率三极管, 可控硅以及大功率微波器件. 另外, 此一特性可让碳化硅器件紧密排列, 有利于提高封装密度. 高热传导率(W/cm?K@RT) 4H-SiC: 3.0-3.8 6H-SiC: 3.0-3.8 GaAs: 0.5 Si: 1.5 碳化硅是热的良导体, 导热特性优于任何其它半导体材料. 事实上, 在室温条件下, 其热传导率高于任何其它金属. 这使得碳化硅器件可在高温下正常工作. 高饱和电子迁移速度(cm/sec @E 2x105V/cm) 4H-SiC: 2.0x107 6H-SiC: 2.0x107 GaAs: 1.0x10 Si: 1.0x107 由于这一特性, 碳化硅可制成各种高频器件(射频及微波). 碳化硅的5大主要用途 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?

射频氮化镓(GaN)技术正在走向主流应用

射频氮化镓（GaN）技术正在走向主流应用网络基础设施与反导雷达等领域都要求使用高性能高功率密度的射频器件，这使得市场对于射频氮化镓（GaN）器件的需求不断升温。举个例子，现在的无线基站里面，已经开始用氮化镓器件取代硅基射频器件，在基站设备上，氮化镓器件的使用得越来越广泛。氮化镓受青睐主要是因为它是宽禁带（wide-bandgap）器件，与硅或者其他三五价器件相比，氮化镓速度更快，击穿电压也更高。现在，为了把氮化镓器件推到更大的市场去，一些射频氮化镓厂商开始考虑在未来的手持设备中使用氮化镓。对于现在的手机而言，氮化镓的性能过剩，价格又太贵。但将来支持下一代通信标准（即5G）的手机，使用氮化镓是有可能的。氮化镓技术非常适合4.5G或5G系统，因为频率越高，氮化镓的优势越明显。但对于手机而言，氮化镓材料还有很多难题需要解决，例如功耗、散热与成本。不同工艺比较（数据来源于OKI半导体）射频氮化镓技术是5G的绝配虽然氮化镓用到手机上还不现实，但业界还是要关注射频氮化镓技术的发展。“与砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS 和碳化硅（SiC）等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。” 分析机构Strategy Analytics的分析师Eric Higham说。“氮

化镓器件的瞬时带宽更高，这一点很重要，载波聚合技术的使用以及准备使用更高频率的载波都是为了得到更大的带宽。”Higham说，“这意味着覆盖系统的全部波段和频道只需要更少的放大器。” 氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）是射频应用中常用的三五价半导体材料，LDMOS （横向扩散MOS技术）是基于硅的射频技术，碳化硅（SiC）可用于功率或射频领域。可以肯定的是，氮化镓不会统治整个射频应用，设备厂商会像以前一样，根据应用选择不同的器件和工艺制程技术，包括三五价化合物与硅材料。“（射频领域）还是有砷化镓与硅器件的市场空间。”GlobalFoundries射频市场总监Peter Rabbeni说道。什么是氮化镓？氮化镓技术可以追溯到1970年代，美国无线电公司（RCA）开发了一种氮化镓工艺来制造LED。现在市场上销售的很多LED就是使用蓝宝石衬底的氮化镓技术。除了LED，氮化镓也被使用到了功率半导体与射频器件上。基于氮化镓的功率芯片正在市场站稳脚跟。“我们相信，氮化镓在600V功率器件市场将占有主要优势。”英飞凌氮化镓全球应用工程经理Eric Persson说道。氮化镓功率器件还是一个新事物，一时半会儿不会取代现在600V的主流技术--功率MOSFET。“要最大限度发挥（GaN功率技术的）作用，必须采用新型拓扑。”Persson说道。

碳化硅生产线改造新建立方碳化硅生产线项目建议书

“四高”碳化硅生产线改造新建立方碳化硅生产线项目建议书青海中瑞碳化硅有限公司二零一三年三月

“四高”碳化硅生产线改造和新建立方碳化硅生产线项目建议书一、项目背景青海中瑞碳化硅有限公司碳化硅冶炼项目是2008年青洽会的招商引资项目，截止目前我公司累计已完成固定资产投资3772万元，建成两条12500KVA 冶炼生产线，达产情况下年可冶炼黑碳化硅原块2.5-3万吨，但因生产技术落后，产品结构单一，已不能适应市场的需要，企业的生存和发展面临巨大压力。为此，我公司积极响应青海省关于“调结构、转方式、保增长、促发展”号召，并根据对市场的全面了解，经多方努力，我们寻求同对碳化硅生产应用有着近20年研究历史且拥有近十项碳化硅产业相关发明专利的西安科技大学博尔科技有限公司合作，引进其先进的生产技术，投资改造现有的碳化硅生产线，改变传统碳化硅生产方式，兴建更高效节能、无三废排放的四高（高纯度、高密度、高结晶性和高均匀性）碳化硅生产线以及具有世界领先技术的立方碳化硅生产线项目。该项目以公司原冶炼生产线为基础，将两条生产线的主设备进行集并整合，建成一条25000KVA的大型碳化硅生产线，该生产线同时也将气体回收及余热利用技术整合起来，以达到节能减排的效果。在改造传统碳化硅生产线的同时新建一条具有世界先进水平的年产500-1000吨立方碳化硅的生产线。四高SiC简介:碳化硅（SiC)材料自诞生之日起就承担了人类社会发展进步的重大使命，被美誉为工业牙齿的碳化硅经过近几十年的发展，已经被广泛应用到冶金、机械、石油、化工、建筑、电子、能源、国防、航空、航天等领域。碳化硅材料的产品类型有：由天然石英和石油焦或煤炭制成的碳化硅结晶块；由结晶块加工而成的各种碳化硅砂；由碳化硅砂加工而成的各种碳化硅微粉；由碳化硅砂或微粉加工而成的各种碳化硅陶瓷制品(包括各种耐火材料)。 SiC具有抗氧化性强，硬度高，耐磨性好，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震、耐化学腐蚀、半导电特性等优良性能。碳化硅砂被用作各种研磨、切削和抛光材料或普通耐火材料的原料。碳化硅微粉被用于各种精细研磨、抛光、涂层、填料

碳化硅陶瓷

太原工业学院 2015/2016学年第一学期《特种陶瓷》课程论文题目：碳化硅陶瓷的工艺与发展方向班级： 122073219 姓名：刘鑫泽学号： 19

1 前言随着科技的发展，人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能，已经在许多领域大显身手，并且已经收到人们的高度重视。 2 晶体结构 SiC是共价键很强的化合物，SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。 SiC具有α和β两种晶型。β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系，Si和 C 分别组成面心立方晶格；α-SiC纤锌矿型结构，六方晶系。存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中， 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在温度低于1600℃时，SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时，β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。4H- SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H- SiC，即使温度.超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。[1] 3 性能与应用 3.1 性能 (1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。 (2)硬度高，耐磨性能好。 (3)SiC具有宽的能带间隙。 (4)优良的导电性。 (5)热稳定性好，高温强度大。 (6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。[4] 3.2 应用碳化硅的最大特点是高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，其热传导能力很强，仅次子氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模

碳化硅主要的四大应用领域

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，具耐磨性能是铸铁，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。碳化硅主要有四大应用领域，即：功能陶瓷、耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供应，不能算高新技术产品，而技术含量极高的纳米级碳化硅粉体的应用短时间不可能形成规模经济。（碳化硅-图片） 1、作为磨料，可用来做磨具，如油石、磨头、砂瓦类等。 2、作为冶金脱氧剂和耐高温材料。 3、高纯度的单晶，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维。主要用途:用于3-12英寸单晶硅、多晶硅、砷化钾、石英晶体等线切割。太阳能光伏产业、半导体产业、压电晶体产业工程性加工材料。用于半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域。折叠磨料磨具

主要用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏及光伏产品中单晶硅、多晶硅和电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。折叠化工折叠"三耐"材料利用碳化硅具有耐腐蚀、耐高温、强度大、导热性能良好、抗冲击等特性，碳化硅一方面可用于各种冶炼炉衬、高温炉窑构件、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅坩埚等。另一方面可用于有色金属冶炼工业的高温间接加热材料，如竖罐蒸馏炉、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;用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等碳化硅陶瓷材料;还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外，碳化硅也是高速公路、##飞机跑道太阳能热水器等的理想材料之一。（碳化硅-图片）折叠有色金属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

氮化镓和碳化硅的应用

氮化镓和碳化硅在高频率电源开关中的应用前言对于宽带隙（宽禁带）材料和设备的研究工作已经持续许多年了，这些材料的特性令设计者非常满意，因为宽的带隙设备显著的性能改善超过了以硅为基础的其他材料。他们在高温度下、高功率密度下、高电压下和高频率下运转的能力，使他们在未来的电子系统中的使用非常令人关注。对未来的开关和高频功率应用方面大有前途的两种非常重要的宽带隙材料就是氮化镓和碳化硅。关于氮化镓与碳化硅材料，半导体器件是否可能而且这种设备/材料是否最适合各种开关和高频功率的应用的问题有大量的正在进行的讨论和质疑。本论文总结了我们对于目前发展现状的理解以及这些技术的领先之处。材料特性、设备结构和成本都是重要的和相互关联的。最终，我们相信碳化硅和氮化镓两种材料都将扮演着重要角色而且都将融入各自的商业市场。材料属性作为宽带隙材料的表征是一个电子从价带顶部跳到半导体导带底部所适合的能量。需要能量通常大于一个或两个电子伏特的材料被称为宽带隙材料。碳化硅和氮化镓半导体通常也被称为化合物半导体，因为他们是由选自周期表中的多个元素组成的。下表比较了硅(Si)、碳化硅(SiC-4H1)和氮化镓(GaN) 材料的性能。这些材料的属性对电子器件的基本性能特点产生重大影响。对于射频和开关电源设备而言，碳化硅和氮化镓两种材料的性能都优于单质硅的。碳化硅和氮化镓相比单质硅的一个更优的属性是，他们的高临界场允许这些器件能在更高的电压和更低的漏电流中操作。高电子迁移率和电子饱和速度允许更高的工作频率。然而SiC电子迁移率高于Si，GaN的电子迁移率又高于SiC，这意味着氮化镓应该最终成为极高频率的最佳设备材料。高导热系数意味着材料在更有效地传导热量方面占优势。SiC比GaN和Si 具有更高的热导率，意味着碳化硅器件比氮化镓或硅从理论上可以在更高的功率密度下操作。当高功率是一个关键的理想设备特点时，高导热系数结合宽带隙、高临界场的碳化硅半导体具有一定优势。氮化镓相对较差的导热性，使系统设计人员处理氮化镓器件的热量管理面临一个挑战。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料

碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 是目前普遍公认的最有竞争力的金属基复合材料品种之一。尽管其力学性能尤其是强度难与连续纤维复合材料相匹敌, 但它却有着极为显著的低成本优势, 而且相比之下制备难度小、制备方法也最为灵活多样, 并可以采用传统的冶金工艺设备进行二次加工, 因此易于实现批量生产。冷战结束后的20 世纪90 年代, 由于各国对国防工业投资力度的减小, 即使是航空航天等高技术领域, 也越来越难以接受成本居高不下的纤维增强铝基复合材料。于是, 颗粒增强铝基复合材料又重新得到普遍关注。特别是最近几年来, 它作为关键性承载构件终于在先进飞机上找到了出路, 且应用前景日趋看好, 进而使得其研究开发工作也再度升温。碳化硅颗粒增强铝基复合材料主要由机械加工和热处理再结合其的性质采用一定的方法制造。如铸造法、粘晶法和液相和固相重叠法等。碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其中碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成，再和增强颗粒铝复合而成，增强颗粒铝在基体中的分布状态直接影响到铝基复合材料的综合性能,能否使增强颗粒均匀分散在熔液中是能否成功制备铝基复合材料的关键,也是制备颗粒增强铝基复合材料的难点所在。纳米碳化硅颗粒分布的均匀与否与颗粒的大小、颗粒的密度、添加颗粒的体积分数、熔体的粘度、搅拌的方式和搅拌的速度等因素有关。纳米颗粒铝

的分散的物理方法主要有机械搅拌法、超声波分散法和高能处理法。对复合材料铸态组织的金相分析表明，碳化硅复合材料挤压棒实物照片颗粒在宏观上分布均匀，但在高倍率下观察，可发其余代表不同粒度、含量的复台材料现SiC颗粒主要分布在树枝问和最后凝固的液相区，同时也有部分SiC颗粒存在于初生晶内部，即被初生晶所吞陷。从凝固理论分析，颗粒在固液界面前沿的行为与凝固速度、界面前沿的温度梯度及界面能的大小有很大关系，由于对SiC颗粒的预处理有效地改善了它与基体合金的润湿性，且在加入半固态台金浆料之前的预热温度大大低于此时的合金温度，故而部分SiC颗粒就可能直接作为凝固的核心而存在于部分初生晶的内部，但是太多数SiC在枝晶相汇处或最后凝固的液相中富集，这便形成了上述的组织形貌。金属中弥敷分布的铝对金属中的品界运动，位错组态及位错运动都有响．纳米碳化硅颗粒增强复合材料具有细小而均匀的组织其原因应该是细小而均匀分布的纳米颗粒高教率地占据空间，颗粒间距较小．有效地控制晶粒的长大；微米碳化硅颗粒增强复台材料中．颗粒尺寸较大，它在空间的分布间距也较大，由于基体热膨胀系数的差异而引起的局部应力也越大，造成了颗粒附近与远离颗粒处基体状态的差异．这种差异是造成微米颗粒增强复合材料组织不均匀的原因。碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天工程应用；1、在惯导系统中的潜在应用；在我国自行研制的诸多型号机载、弹载惯性导航系统中, 不同程度地存在着现用的铸造铝合金结构件比刚度不足、热

碳化硅的应用

无机固体材料学课程论文题目：碳化硅的性能与应用前景院系化学与化学工程学院专业化学师范专升本姓名刘倩

碳化硅陶瓷的性能与应用前景摘要碳化硅陶瓷不仅具有抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，热膨胀系数小，等优良特性，而且广泛的应用也多个领域中。碳化硅是一种典型共价键结合化合物，具有高硬度、耐磨等特性，广泛应用于航空、机械、汽车、冶金、化工、电子等领域。本文主要是对碳化硅陶瓷的性能，市场前景，应用范围进行讨论，并讨论起发展趋势。关键词：碳化硅性能高硬度耐磨性

一．碳化硅的基本结构及其性质 1.1碳化硅结构碳化硅是一种典型的共价键结合的稳定化合物。从理论上讲,碳化硅均由SiC四面体堆积而成,所不同的只是平行结合或反平行结合。SiC有75种变体,如α- SiC、β- SiC、3C - Si C、4H - SiC、15R- Si C 等,所有这些结构可分为方晶系、六方晶系和菱形晶系,其中α- SiC、β- SiC 最为常见。α- SiC是高温稳定型,β- SiC是低温稳定型。β- SiC在2100～2400 ℃可转变为α- SiC ,β- SiC可在1450 ℃左右温度下由简单的硅和碳混合物制得。利用透射电子显微镜和X- 射线衍射检测技术可对SiC 显微体进行多型体分析和定量测定。为了区别各种不同的结构,需要有相应的命名方法。命名方法常用的是:把低温类型的立方碳化硅叫做β—SiC,而其余六方的、菱形的晶胞结构一律称为α—SiC。这种命名方法与相律惯例以及矿物学命名都不相符,但因其很方便,也就颇为流行。 1.2碳化硅化学性质碳化硅本身很容易氧化,但它氧化之后形成了一层二氧化硅薄膜,氧化进程逐步被阻碍。在空气中,碳化硅于800 ℃时就开始氧化,但很缓慢;随着温度升高,则氧化速度急速加快。碳化硅的氧化速率,在氧气中比在空气中快1. 6倍;氧化速率的速度随着时间推移而减慢。如果以时间推移对氧化的数量描图,可以得到典型的抛物线图形. 这反映出二氧化硅保护层对碳化硅氧化速率的阻碍作用。氧化时,若同时存在着能将二氧化硅薄膜移去或使之破裂的物质,则碳化硅就易被进一步氧化。例如:铁、锰等金属有几种化合价,其氧化物能将碳化硅氧化,并且又能与二氧化硅生成低熔点化合物,能侵蚀碳化硅。例如,FeO在1300 ℃、MnO 在1360 ℃能侵蚀碳化硅;而CaO、MgO 在1000 ℃就能侵蚀碳化硅[1]。二．碳化硅的特点及其性能 2.1磨料由于其超硬性能,可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料,广泛应用于机械加工行业。我国工业碳化硅主要作磨料用,黑色碳化硅制成的磨具,多用于切割和研磨抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石料和耐火物等,同时也用于铸铁零件和有色金属材料的磨削。绿色碳化硅制成的磨具,多用于硬质合金、钛合金、光学玻璃的磨削,同时也用于缸套的珩磨及高速钢刀具的精磨。立方碳化硅专用于微型轴承的超精磨,采用W3. 5立方碳化硅

第三代半导体材料碳化硅

第三代半导体材料碳化硅一、第三代半导体发展简述半导体产业的基石是芯片。制作芯片的核心材料按照历史进程分为三代：第一代半导体材料（主要为目前广泛使用的高纯度硅）、第二代化合物半导体材料（砷化镓、磷化铟）、第三代化合物半导体材料（碳化硅、氮化镓）。第三代半导体材料也称为禁带半导体材料，是指禁带宽度在2.3eV（电子伏特）及以上的半导体材料（硅的禁带宽度为1.12eV），其中较为典型的和成熟的包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等，其余包括氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）等的研究尚处于起步阶段。第三代半导体材料在禁带宽度、热导率、介电常数、电子漂移速度方面的特性使其适合制作高频、高功率、高温、抗辐射、高密度集成电路；其在禁带宽度方面的特性使其适合制作发光器件或光探测器等。 5G基站射频器件对高频材料的需求，以及功率器件正向着大功率化、高频化、集成化方向发展的趋势凸显出了第三代半导体材料的重要性及广阔前景。而该领域基本由美日企业主导，我国相对薄弱，研发仍主要集中于军工领域。国家战略新兴产业政策中多次提到以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体器件，随着国内多家企业开始重视该领

域，积极布局相关项目，我国的第三代半导体材料及器件有望实现较快发展。二、第三代半导体---碳化硅概述碳化硅是第三代化合物半导体材料的，具有优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率。半导体芯片分为集成电路和分立器件，但不论是集成电路还是分立器件，基本结构都可以划分为“衬底—外延—器件”结构。碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。图：碳化硅晶片产业链