碳化硅和氮化硅的區(qū)別
硅在地殼中的含量僅次于氧,占地殼總質(zhì)量的26.3%,是一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的元素,故有時也稱為半金屬或準(zhǔn)金屬。硅相當(dāng)活潑,自然界中不存在游離態(tài)的硅。硅主要以與氧結(jié)合成的硅酸鹽礦物或二氧化硅的形式存在。與碳相似,硅也能夠與某些非金屬元素形成熔點高、硬度大的共價型化合物,其中碳化硅(sic)和氮化硅(Si3N4)就是典型代表。
碳化硅為無色晶體,俗稱金剛砂,工業(yè)上由石英砂與過量焦炭在2000~2500℃高溫下反應(yīng)制得,它具有類似金剛石的結(jié)構(gòu),硬度接近金剛石,是應(yīng)用廣泛的工業(yè)磨料。若在其中摻入某些雜質(zhì)元素也會成為半導(dǎo)體,作為高溫半導(dǎo)體可用于電熱元件。它有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,機(jī)械強(qiáng)度高而熱膨脹系數(shù)低,也大量用于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料。把含有機(jī)基團(tuán)的硅烷進(jìn)行高溫?zé)峤?,可制得機(jī)械性能良好的碳化硅陶瓷纖維。
氮化硅是一種新型陶瓷材料,是灰白色固體,與碳化硅一樣具有高度熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,摩擦系數(shù)只有0.1~0.2,相當(dāng)于加油潤滑的金屬表面,硬度僅次于金剛石和立方氮化硼。它的更大應(yīng)用領(lǐng)域也是作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料。將少量三氧化二鋁加入到氮化硅中,可以制成一種新型陶瓷,其商品名稱為塞龍(sialon)。塞龍?zhí)沾梢褟V泛用于燃?xì)廨啓C(jī)葉片、機(jī)器外殼、發(fā)動機(jī)部件、火箭尾部噴嘴、軸承及切割工具等。
1、碳化硅
碳化硅俗稱金剛砂,一般系用硅石和焦炭混合后通電反應(yīng)制成的。碳化硅成分為SiC,因含雜質(zhì)而呈現(xiàn)綠、黑和黃等顏色。工業(yè)上按色澤分為綠碳化硅和黑碳化硅兩類,其SiC含量分別為≥99%和98.5%.碳化硅是一種共價鍵化合物,原子間結(jié)合力強(qiáng),具有高熔點、高硬度、高強(qiáng)度和低膨脹性、高熱導(dǎo)性、高導(dǎo)電性、強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性,因此是良好的耐火材料原料。但是,在氧化氣氛下,碳化硅易氧化,只有形成SiO2保護(hù)膜時,方能減緩氧化。
2、氮化硅
氮化硅的分子式為Si3N4,晶型有α-型和β-型兩種,均為六方晶系。氮化硅為灰色,Si3N4含量為98.5%,游離硅1.5%。其熔點為1900℃(升華分解),強(qiáng)度高,熱膨脹性小,有韌性,抗侵蝕性強(qiáng)。氮化硅系用氮?dú)鈱⒐璺鄣蠼?jīng)燒結(jié)而成。主要用于高級耐火材料中。
山東金德新材料有限公司生產(chǎn)的無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷,比氮化硅陶瓷更加耐磨、耐高溫、耐腐蝕,工作環(huán)境更高可以到達(dá)1650℃,使用壽命更加長久,不僅能應(yīng)用到石油、化工、汽車、軍工、造紙等行業(yè),還能應(yīng)用到食品、制藥、核工業(yè)等行業(yè)。
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