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碳化硅陶瓷管的特點(diǎn)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(qiáng)度很高，被廣泛運(yùn)用在國計(jì)民生領(lǐng)域，碳化硅陶瓷管是共價(jià)鍵很強(qiáng)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(xué)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(diǎn)是高溫強(qiáng)度高，普通陶瓷材料在1200~1400攝氏度時(shí)強(qiáng)度將顯著降低，而碳化硅在1400攝氏度時(shí)抗彎強(qiáng)度仍保持在500~600MPa的較高水平，因此其工作溫度可達(dá)1600~1700攝氏度。
　　碳化硅陶瓷管具有優(yōu)良的力學(xué)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(diǎn)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(fù)周期的六方晶系結(jié)構(gòu)，而mR則表示沿c軸有m層重復(fù)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(jì)算時(shí)，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(dá)(7~8)×10-6/℃。SiC的導(dǎo)熱系數(shù)很高，這是碳化硅陶瓷管物理性能方面的另一個(gè)重要特點(diǎn)。
　　它的導(dǎo)熱系數(shù)比其他耐火材料及磨料要大的多，約為剛玉導(dǎo)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(dǎo)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。