碳化硅陶瓷管的特點及結(jié)構(gòu)
2023-09-13
碳化硅陶瓷管耐高溫且高溫環(huán)境下強度很高，被廣泛運用在國計民生領(lǐng)域，碳化硅陶瓷管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。
碳化硅陶瓷管的最大特點是高溫強度高，普通陶瓷材料在1200~1400攝氏度時強度將顯著降低，而碳化硅在1400攝氏度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攝氏度。
碳化硅陶瓷管具有優(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。
碳化硅陶瓷管的晶體結(jié)構(gòu)：
碳化硅主要有兩種晶體結(jié)構(gòu)，即立方晶系的β-SiC和六方晶系的-SiC。
碳化硅晶體的基本結(jié)構(gòu)單元是相互穿插的SiC和CSi四面體。四面體共邊形成平面層，并以頂點與下一疊層四面體相連形成三維結(jié)構(gòu)。由于四面體堆積次序的不同可以形成不同的結(jié)構(gòu)，已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種變體。一般采用字母C(立方)、H(六方)、R(菱方)米表示其晶格類型，并用單位晶胞中所含的層數(shù)以示區(qū)別，例如nH表示沿c軸有n層重復周期的六方晶系結(jié)構(gòu)，而mR則表示沿c軸有m層重復周期的菱面體結(jié)構(gòu)。
碳化硅是在高溫下合成的，所以碳化硅陶瓷管也多是在高溫下制備或者在高溫下使用。
如果只作較粗略計算時，碳化硅的平均熱膨脹系數(shù)在25~1400℃范圍內(nèi)可以取4.4×10-6/℃。碳化硅的熱膨脹系數(shù)測定結(jié)果表明：其量值與其他磨料及高溫材料相比要小得多，如剛玉的熱膨脹系數(shù)可高達(7~8)×10-6/℃。SiC的導熱系數(shù)很高，這是碳化硅陶瓷管物理性能方面的另一個重要特點。
它的導熱系數(shù)比其他耐火材料及磨料要大的多，約為剛玉導熱系數(shù)的4倍。所以，碳化硅所具有的低熱膨脹系數(shù)和高導熱系數(shù)，因此碳化硅陶瓷管在加熱及冷卻過程中受到的熱應(yīng)力較小，這就是碳化硅陶瓷管抗熱震性特別好的原因。
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