先进的超轻复合材料-铝碳化硅陶瓷复合材料
2019-03-11 13:46:31
1.铝碳化硅陶瓷复合材料概述 铝碳化硅陶瓷复合材料 铝碳化硅陶瓷颗粒增强复合材料是金属和陶瓷的复合材料。与传统的金属材料比较，颗粒增强铝基复合材料不只兼有金属的高塑性、高韧性和增强颗粒的高模量、高硬度，一同具有各向同性，是运用远景很广的材料。碳化硅颗粒增强铝基复合材料可用来制作卫星及航空结构材料，如卫星支架、结构连接件、管材、各种型材、翼、制导元件;制作飞机零部件等，开展这种材料具有重要的战略意义。 2.铝碳化硅复合材料的特性 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，其间碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(出产绿色碳化硅时需求加食盐)等质料在电阻炉内经高温训练而成，再和增强颗粒铝复合而成。 增强颗粒铝在基体中的散布情况直接影响到铝基复合材料的概括功用,能否使增强颗粒均匀松散在熔液中是能否成功制备铝基复合资料的要害,也是制备颗粒增强铝基复合资料的难点地址。纳米碳化硅颗粒散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、搅拌的办法和搅拌的速度等要素有关。 3.铝碳化硅复合材料利益 铝基复合材料具有高导热、密度小、本钱低，一级概括优势，是金属基材猜中的重要品类，在国际国内规划内有广泛研讨并运用于工业化出产。铝基复合材料包含纤维增强和颗粒增强两大类。其间颗粒增强铝基复合材料本钱低、功用安稳且易完结规划出产，变成铝基复合材料研讨和运用的抢手方向。以铝合金为基体的复合材料有铝碳化硅和硅铝等，广泛运用于航空航天、电子信息、壳体封装和现代交通等广泛领域。 铝碳化硅是以铝合金作基体，碳化硅颗粒为增强体的颗粒增强金属基复合材料，融合了碳化硅陶瓷和金属铝的不一样优势，是第三代微电子封装材料产品，具有高导热、高刚度、低密度、适合的膨胀系数等特征，能有用进步电子器件的封装热管理能力。一同以其耐腐蚀、可加工功用好和易回收的优势，铝碳化硅运用于工业规划化出产可下降本钱，在军用和民用领域得到推广。与传统材料比照，颗粒增强金属基复合材料不只兼有金属的高耐性、高塑性利益和增强颗粒的高硬度、高模量利益，并且材料各向同性，可选用传统的金属加工技术进行加工，因此备受我们重视。 4.铝碳化硅复合材料制备工艺 粉末冶金法 粉末冶金法具有一些共同的利益，如可任意调理增强相的体积分数(最高可达70%)，较精确地操控成分比，且其增强颗粒的粒径在纳米范围内可调。此外，粉末冶金工艺的烧结温度较低，可有用减轻增强体与基体间的有害界面反响，制得的复合材料具有杰出的力学功能。近年来，进一步开宣布机械合金化-粉末冶金法。该法制备的复合材料，其增强体颗粒散布均匀，粒度在纳米至微米范围内可调，增强相的体积分数可高达70%，与基体的界面结合杰出，所制备的复合材料力学功能优异。美国DWA公司选用机械合金化-粉末冶金法出产了碳化硅颗粒增强铝基复合材料，已将其运用于轿车、飞机、航天器等。 压力铸造法 此法是将液态或半液态金属基复合材料或金属以必定速度填充压铸模型腔，或增强材料预制体的空地中，在压力效果下使其快速凝结成形而制备出金属基复合材料，包含揉捏铸造法、离心铸造法、气体压力浸透铸造法等。现在，出产运用中运用较多的是揉捏铸造法，其具体办法是：首先把碳化硅颗粒增强相以恰当的粘结剂粘结制成预制块，然后装入铸模，浇入精粹的铝基体金属熔体，并当即加压使熔融的金属熔体浸渗到预制块中，凝结之后即得碳化硅颗粒增强铝基复合材料。压力铸造法的首要利益是：可大批量制作颗粒增强铝基复合材料的零部件，成本低;浸渗时熔体与增强材料在高温下触摸时间短，避免了界面反响产品对复合材料的晦气影响;高压效果促进了熔体对增强材料的潮湿，增强材料无需进行表面预处理;所制备材料的安排细密，无气孔。 喷发堆积法 此法是将液态金属在高压下雾化，并在其流出时将增强颗粒喷发入金属液中，两相混合的雾化液体随后在容器中堆积成形。喷发堆积法选用不同形状的基体和不同的基体运动方法可获得管坯、圆柱坯、带坯等不同产品。此法的利益是可直接由液态金属雾化和堆积构成具有快速凝结安排和功能特征及必定形状的坯件;确保了增强颗粒在基体中的散布均匀性;冷却速度很快，避免了增强颗粒与金属基体之间的界面反响;对界面的潮湿性要求不高，晶粒非常细微。
碳化硅
2017-06-06 17:50:02
碳化硅（SiC）又称碳硅石、金钢砂、耐火砂，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑为原料通过电阻炉高温冶炼而成。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种。碳化硅的硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉，可作为磨料和其他某些工业材料使用。工业用碳化硅于1891年研制成功，是最早的人造磨料。在陨石和地壳中虽有少量碳化硅存在，但迄今尚未找到可供开采的矿源。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。碳化硅的工业制法是用优质石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。炼得的碳化硅块，经破碎、酸碱洗、磁选和筛分或水选而制成各种粒度的产品。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅（含SiC约85％）是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。此外，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。
碳化硅板
2017-06-06 17:50:03
碳化硅板是民用
产业
中不可缺少的材料。碳化硅板导热性能好，热振稳定性高，高温下长时间使用不变形、不软化、不产生疏松膨胀，可保持碳化硅固有的高的热传导率，使用在高温窑炉上，作为隔焰板使用，可显著提高炉膛温度，节约能源、增加
产量
，提高经济效益。碳化硅板特点：1.耐火度高．2.导热性能好．3.膨胀系数小．4.强度高.5.超薄型，节能．碳化硅板适用于各种日用瓷、艺术瓷、中高档卫生瓷、磁性材料、建陶、砂轮等窑炉上，作为隔焰板、推板、棚板、支架、匣钵使用，应用于燃煤、燃气、燃油等各种工业窑炉中，也可作为内衬材料，及粉末冶金
行业
罐体材料使用。未来碳化硅板的应用会越来越广泛。
纳米碳化硅
2017-06-06 17:50:03
纳米碳化硅由于自身的微观形貌和晶体结构使其具备更多独特的优异性能和更加广泛的应用前景。纳米碳化硅被普遍认为有望成为第三代宽带隙半导体材料的重要组成单元。SiC纳米材料具有高的禁带宽度，高的临界击穿电场和热导率，小的介电常数和较高的电子饱和迁移率，以及抗辐射能力强，机械性能好等特性，成为制作高频、大工率、低能耗、耐高温和抗辐射器件的电子和光电子器件的理想材料。SiC 纳米线表现出的室温光致发光性，使其成为制造蓝光发光二极管和激光二极管的理想材料。近年来的研究表明：微米级SiC晶须已被应用于增强陶瓷基、
金属
基和聚合物基复合材料，这些复合材料均表现出良好的机械性能，可以想象用强度硬度更高及长径比更大的SiC 一维纳米材料作为复合材料的增强相，将会使其性能得到进一步增强。SiC一维纳米材料具有[1]阈值场强低，电流密度大，高温稳定性好等优异特点可望作为电场发射材料，利用这一特性可制成第三代新型电子光源，并将在图像显示技术方面发挥巨大作用。随着研究的深入，研究者还发现一维SiC纳米结构在储氢、光催化和传感等领域都有广泛的应用前景。纳米碳化硅具有纯度高，粒径小，分布均匀，比表面积大，高表面活性，松装密度低的物理特性，具有极好的力学，热学，电学和化学性能，即具有高硬度，高耐磨性和良好的自润滑，高热传导率，低热膨胀系数及高温强度大等特点。纳米碳化硅的用途广泛：1、 改性高强度尼龙合金用新材料：纳米sic粉体颗粒在高分子复合材料中相容性好分散度好，和基本结合性好，改性后高强度尼龙合金抗拉强度比普通PA6提高10%以上，耐磨性能提高2.5倍以上&def用户反应很好。 主要用于装甲履带车辆高分子配件、汽车转向部件，纺织机械，矿山机械衬板，火车部件等在较低温度下烧结就能达到致密化。2、 改性特种工程塑料聚醚醚酮（PEEK）耐磨性能：用偶联剂进行表面处理后的纳米碳化硅，在添加量为10%左右时，可大大改善和提高PEEK的耐磨性。（用微米级碳化硅填充PEEK的磨损方式以梨削和磨粒磨损为主，而用纳米级碳化硅填充PEEK的磨损方式以轻微的粘着转移磨损为主。）3、 纳米碳化硅在橡胶轮胎的应用：添加一定量的纳米碳化硅在不改变原胶配方进行改性处理，在不降低其原有性能和质量的前提下，其耐磨性可提高15%—30%。另外，20纳米碳化硅应用在橡胶胶辊、打印机定影膜等耐磨、散热、耐温等橡胶产品。4、 纳米ＳｉＣ复合镀镍等
金属
表面： 采用纳米级微粒第二项混合颗粒，镍为基质
金属
，在
金属
表面形成高致密度，结合力非常好的电沉积复合镀层，其
金属
表面具有超硬（耐磨）和减磨（自润滑）耐高温的特点。其复合镀层显微硬度大幅度提高、耐磨性提高3-5倍、使用寿命提高2-4倍、镀层与基体的结合力提高30-40% 、覆盖能力强，镀层均匀、平滑、细致。5、 其他应用：高性能结构陶瓷（如火箭喷嘴、核工业等）、吸波材料、抗磨润滑油脂、高性能刹车片、高硬度耐磨粉末涂料、复合陶瓷增强增韧等。纳米碳化硅拥有广阔的
市场
前景。
碳化硅粉
2017-06-06 17:50:03
碳化硅粉是极好的耐磨损耐高温材料。碳化硅粉由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，例如：以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。碳化硅粉具有极好的力学、热学、电学和化学性能，即具有高硬度、高耐磨性和良好的自润滑、高热传导率、低热膨胀系数及高温强度大特点。其主要用途包括：1制造结构器件：如冶金，化工，机械，航天及能源等
行业
中使用的滑动轴承，液体燃料喷嘴，坩埚，大功率高频率模具，半导体元器件等。2.
金属
及其它材料表面处理： 刀具，模具，耐热涂层，散热表面涂层，防腐涂层及吸波涂层等。3.复合材料：制备
金属
基，陶瓷基，高分子基复合材料。碳化硅粉已经成为工业
产业
中重要的应用材料。
碳化硅微粉
2017-06-06 17:50:03
利用碳化硅生产磨料过程中产生的碳化硅细粉尾料。碳化硅最初的用途是作为磨具和耐火材料，直到20世纪中期，特别是70年代后，碳化硅超细微粉独特的性能才被人们逐渐认识。因为它具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及高的热传导率等优异性能，被开发的用途越来越多，应用面越来越广，作为一种新型的陶瓷材料，受到人们极大的关注。，开发研究亚微米级碳化硅微粉是近几年是国家科工委重点支持和发展的新项目。碳化硅除大量作为磨料应用外，近几年在精细技术陶瓷领域发展十分迅速，因而我国也成为碳化硅生产大国，年生产碳化硅九十万吨，大部分出口，在碳化硅磨料生产过程中，有很大部分尾料（粒度在10um-0）无应用价值，且库存量很大，是生产磨料厂家解决不掉的难题，给我国资源造成很大的浪费。用气流磨加工碳化硅磨料时,约有5%-15%的物料变成了尾尘.这部分碳化硅微粉由于粒度分布范围很宽,无法直接利用.对气流磨碳化硅尾尘用砂磨机研磨，经过研磨可以得到分布窄、单峰的理想微细粉体。近几年精细技术陶瓷在我国发展十分迅速，具备上述性能的超细微粉生产的碳化硅技术陶瓷，用于制造高性能陶瓷发动机、机械密封件、高温喷火嘴、高温流体输送器件、高温密封器件、高温陶瓷轴承、陶瓷切削道具、军工防弹和车辆防弹装备等。为我国碳化硅结构陶瓷的发展和应用提供优质材料。解决国内碳化硅细料的库存，给企业创造价值。为我国的技术创新提供优质材料，生产亚微米级碳化硅微粉因先进成熟的生产工艺为该产品的出口提供可靠的质量保障，对我国亚微米级碳化硅迅速发展实行
产业
化生产具有十分重要的社会意义和经济效益。碳化硅微粉的生产能力已经成为衡量
产业
发展的重要依据。
碳化硅的价格
2017-06-06 17:50:03
2010年国内碳化硅的
价格
仍将趋于平稳。我国碳化硅的主要分布在甘肃、宁夏、青海、新疆、河南、四川、贵州、湖北等地区。全国黑碳化硅产能约100万吨左右。其中甘肃地区约占50%，宁夏约占25%，其他地区黑碳化硅产能约占25%。绿碳化硅产能在55万吨左右，其中青海、四川、新疆为主产区，产能占80%以上。2008年到2009年，国内碳化硅
市场价格
呈暴涨、暴跌、持续下跌、反弹的
走势
。 2008年上半年，因担心奥运会期间影响原料供应，制品企业大量备货，原燃料
价格
大幅上涨，碳化硅也进入暴涨期。其中，4-5月一级碳化硅涨势最为迅猛，涨幅超过30%，创单月涨幅最高。7月份，电价统一上调，加之原料无烟煤
价格
的上涨，为碳化硅
价格
上涨再度提供动力。到奥运前，一级碳化硅
价格
已经涨至8000元/吨，为2008年历史最高，较年初碳化硅
价格
增长74%。 奥运结束后，前期备货较多的企业开始消化库存，
市场交易
量开始下滑。2008年9月金融危机全面爆发，低迷的
市场
需求导致碳化硅
价格
迅速下滑。从2008年9月到2009年1月，碳化硅一路下跌，一级碳化硅降幅23.38%。在此期间，因需求不旺，碳化硅
市场交易
量大幅下降，国内碳化硅生产企业停产、减产来应对金融危机。11月底，政府为刺激经济，下调电价，但电价的下调，再次推动碳化硅
价格
的走低，并未带动当地电石、铁合金、硅铁、碳化硅等耗能企业动工复产。 进入2009年，因
市场
需求不旺，一级碳化硅难以承受库存压力，
价格
继续走低。5月份，丰水期优惠电价的实施，为碳化硅
价格
下滑再一次提供动力。二级黑碳化硅在满足国内
市场
的同时，多数出口到国外
市场
，供应略显紧张，因此二级碳化硅全年
价格
波动较小。 2009年底，国家统一上调电价。西北各地区根据实际情况上调电价，其中甘肃地区电价上调0.08元/千瓦时，宁夏地区上调0.05元/千瓦时，青海地区电价上调超过0.03元/千瓦时，一时间碳化硅
价格
迅速上涨，最低上调200元/吨，最高上调500元/吨。此时，原料无烟煤和石油焦
价格
开始上涨，涨幅接近30%。碳化硅
价格
开始反弹，但下游
市场
需求仍处于低迷状态。2010年，我国有关部委将着力开展提升优化传统
产业
、抑制过剩产能扩张，开展节能降耗、减排治污，淘汰落后产能等工作。 我国碳化硅总产能约155万吨，产能严重过剩。2009年，西北地区黑、绿碳化硅产能均有增长，但各地区均存在部分落后产能。2010年，各地区将采取实质性措施提高
产业
集中度。其中，青海省政府决定在2010年底前，淘汰6300KVA以下的冶炼炉；宁夏地区将继续对铁合金、碳化硅等
行业
实施能耗电价联动机制，最大限度地降低高载能产品单耗；甘肃省也将继续对小功率冶炼炉进行整顿。在国家对高耗能
行业
进行控制的情况下，下一步相关部门将对电价、
行业
准入标准进行相应调整，或推动碳化硅成本增加，
价格
走高。 2010年，我国将继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策。中国国务院发展研究中心称，2010年中国经济有望出现相对温和的增长和较低
价格
上涨的良好局面，国内生产总值(GDP)增长率预计在9.5%。国内经济的稳步增长将在一定程度上带动国内碳化硅
市场
需求。 工信部部长李毅中指出，2009年我国出口下降16%，2010年预计出口增长8%。在全球经济回暖预期加强的情况下，2010年碳化硅出口情况将好于2009年。虽然出口形势比较乐观，外贸企业仍应时刻关注国际经济形势和汇率变化情况。目前国内碳化硅的
价格
趋于平稳。
碳化硅的用途
2017-06-06 17:50:02
碳化硅的用途主要体现在四大领域的五大用途。碳化硅主要有四大领域,即: 功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前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?5?节能方面的应用利用良好的导热和热稳定性,作热交换器,燃耗减少20%,节约燃料35%,使生产率提高20-30%?特别是矿山选厂用排放输送管道的内放,其耐磨程度是普通耐磨材料的6—7倍? 碳化硅的用途 非常广泛。
碳化硅制品
2017-06-06 17:50:03
碳化硅制品具有具有耐磨、耐腐、耐高温导热等性能。碳化硅制品的用途：碳化硅制品具有耐磨，抗热震，高强度，升温快等特性。广泛用于电阻炉用耐火材料，井式炉，管状炉及电炉板。碳化硅制品时使用碳化硅砂，根据不同的用途，采用各种结合剂高温烧结而成。广泛应用于钢铁、矿山、发电厂、化工和
有色金属
冶炼等
行业
。产品种类可分为：一、砖类。各种普异型砖，用于各类炉体的砌筑；二、管槽类。各种形状直径不同管和槽用于钢铁、矿山、电厂的输煤除渣、防腐、耐磨。三是泵类。各种型号的碳化硅耐磨泵、喷沙嘴、出入口耐磨管等。四是塔器。各类塔盘、容器，用于
有色金属
冶炼和化工行碳化硅业。碳化硅制品广泛应用于矿山冶金等
行业
。
绿碳化硅
2017-06-06 17:50:02
碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉。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。绿碳化硅含SiC99％以上，自锐性好，大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。黑碳化硅含SiC约98.5％，其韧性高于绿碳化硅，大多用于加工抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和
有色金属
等。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。
石墨烯基材料
