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（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。

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。

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 。

 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。

1 什么是碳化硅    碳化硅（SIC）是半导体界公认的“一种未来的材料”，是新世纪有广阔发展潜力的新型半导体材料。预计在今后5～10年将会快速发展和有显著成果出现。促使碳化硅发展的主要因素是硅（SI）材料的负载量已到达极限，以硅作为基片的半导体器件性能和能力极限已无可突破的空间。    硅（SI）和碳化硅（SIC）以及其它半导体材料在电气特性和物理特性上有很大不同（表一），但有众所周知的相似元素和结构组成。            表（一） 几种半导体材料性能比较   特性 材料 SIC（4H-） SI GaAs禁带宽度（ev） 3.3 1.12 1.43临界电场（10-6v/cm） 3.0 0.25 0.50热导率（w/cmk） 5.0 1.50 0.50Vsat(107 cm/s) 2.0 1.00 1.00     事实上，碳化硅不是一种新发现的材料。有些人甚至争论说它是所有半导体的曾祖父。关于碳化硅的第一份报告是来自于1842年瑞典人之手。碳化硅不象其它矿物质那样有其自身矿藏，它也不会在自然界中自然出现，而需要用精炼炉的冶炼技术控制工艺来实现。早期碳化硅仅是用於研磨和切割用的材料。上一个世纪碳化硅的发展极其缓慢而艰难。表二显示了SIC的发展主要经历。                           表（二） SIC材料发展史1905年 第一次在陨石中发现碳化硅1907年 第一只碳化硅发光二极管诞生1955年 理论和技术上重大突破，LELY提出生长高品质碳化概念，从此将SIC作为重要的电子材料1958年 在波士顿召开第一次世界碳化硅会议进行学术交流1978年 六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究。到1978年首次采用“LELY改进技术”的晶粒提纯生长方法1987年～至今 以CREE的研究成果建立碳化硅生产线，供应商开始提供商品化的碳化硅基片     预计十年内（21世纪头十年）= 碳化硅器件会有突破性发展。无论是SIC单晶材料还是SIC器件制造工艺都有重大发展，碳化硅材料开始走向成熟。与硅材料一起共同作为当前和今后主要半导体材料，在有些器件领域起到不可替代的作用并占有恰当市场    碳化硅是原子的复合体而不是单晶体，主要差异和性能在于硅和碳原子的相对数目，以及原子排列的不同结构。碳化硅的物理特性取决于晶体的碳硅原子排列结构，最普通和典型的是6方晶系的结构，称之为6H、4H和3C碳化硅。[next]    SIC属于“宽禁带”半导体，物理特性与硅有很大不同。单晶碳化硅（SIC）比单晶硅（SI）具有很多优越的物理特性，例如（1）大约10倍的电场强度；（2）大约高3倍的热导率；（3）大约宽3倍禁带宽度；（4）大约高一倍的饱和漂移速度（见图1）。                                                       图1 单晶SIC和SI材料性能比较    理论上SIC器件的工作温度在500℃或更高温度，而硅器件是无法实现的。碳化硅的导热率超过铜的导热率，器件产生的热量会快速传递，这无疑对器件的通流性能提高非常有利。    SIC有很强的耐辐射性，作成的器件可以在核反应堆附近及太空中电子设备应用，较小的透射，高的电场强度以及高的饱和漂移迁移率有利于器件体积减少和复杂内部结构建立。    因此可以预见到不久将来，SIC材料和器件工艺的完善。部分SI领域被SIC来替代是指日可待的目标。    半导体材料发展的历史表明，“宽禁带”材料始终处在困难和进展缓慢的状态，如果要获得成功的快速发展，必须满足以下条件：    l 适用及高效的衬底材料    l 超大面积和高质量单晶体薄膜的生长    l 能有效和精确地控制N型区和P型区的掺杂    l 具有合适的有效的绝缘方法，例MIS器件    l 开发表面造型和腐蚀工艺    半导体材料开发成功与否的判据主要是做成器件的性能和适用程度。SIC器件用在功率变流装置领域和高温工作状态是十分理想的材料,。上个世纪末，SIC器件开发成绩显著，PN结器件最高电压4.5KV已经诞生，并取得成功应用的实践。已经显示SIC光控二极管的灵敏度比SI同类器件高4个数量级，另外电流特性可实现更高的功率密度。这对电力电子装置的体积、效率和性能都有显著的改进作用。还可以用于雷达、汽车、飞机、通讯等特殊要求的领域。随着SIC材料和器件工艺完善和成熟，在潜在领域真正实现其价值，而其它半导体是无法达到的环境条件，特别象太空的苛刻条件将为SIC器件优点提供一个绝好应用场合。因此无论如何 ，SIC是一种 “未来的材料”。[next]    2 理想的功率开关器件    电力半导体器件最主要特征是高电压,大功率,通态损耗小, 即功率半导体器件通态电阻小(通态压降小),开关速度(频率)快,开关损耗小.    无功率损耗的功率开关器件是不存在的,但近几年来出现了几种与此接近的器件,即与传统的功率半导体器件相比, 通态压降,开关损耗都非常小,几乎接近理想的半导体器件.    SI材料的MOSFET是一种驱动简单，开关频率和速度很快,功率损耗或称开关损耗很小的功率半导体器件,但至命缺点是电压不高 , 而且随电压升高 , 功耗迅速增加.IGBT是MOSFET的改进功率器件,同样具有MOSEFT器件驱动电路简单开关速度快的特点. 在20世纪80年代IGBT取代双极型结型晶体管, 耐压水平从几百伏很快上升到2KV以上的新型功率半导体器件.但高於2KV的功率装置系统,GTO或IGCT仍然牢牢的占领和控制着市场, 令IGBT望尘莫及. GTO、IGCT作为一种功率开关器件，具有高电压,大电流,能产生很高功率的一种器件, 但需 要用比MOSFET和IGBT更复杂和功率较大的控制电路来驱动.    电力电子线路设计工程师希望有一种器件象MOSFET一样简单易用,还能象IGCT 和 GTO 一样产生很大功率的器件. SIC的MOSFET 器件基本能实现上述要求.    由表（一）清楚地看出,SIC材料具有比SI材料更高的临界电场强度，;Emax (sic)的值大约是硅的10倍.因此同样设定PN结耐压,SIC器件所需衬底材料厚度将是SI器件的十分之一. PN结耐压与衬底材料厚度关系由图(2)三角形电场分布来描述，并由公式（1）计算最大阻断电压。                                                   图2 P+n-二极管阻断状态空间电场分布    Vb是PN耐压；Emax是击穿电场强度; W耗尽层宽度（图2）耗尽层宽度W主要由掺杂量决定的（见公式（2），低掺杂层提供了耗尽层的大部分     Nd是低掺杂浓度，ε是相对介电常数，ε0是真空电容率，V是外加电压，Vdo是内建电势。    低掺杂层提供较宽耗尽区（见图2）。SIC的击穿电场强度比SI大一个参数级，这意味有相同阻断电压的器件，为了增加更宽的耗尽层宽度，SI器件的掺杂浓度需低二个数量级，因此SI器件的有效基区宽度也近似为SIC的10倍。    以5KV耐压的整流二极管硅器件为例，根据方程式（1），耗尽层的宽度大约是350μm，方程式（2）计算出的相应掺杂浓度约2.5×1013cm-3 。而相同耐压的SIC器件高达8×1015cm-3 左右。虽然上述计算比较近似，但已明显显示出SIC器件的优点。    同样考虑5KV整流二极管，SI器件的少子寿命在10～100μs数量级，而SIC器件要求少子寿命比SI器件低1～2个数量级就足够了。 因为长的少子寿命不利于器件关断。    另外热稳定性能能确保器件高温正常工作。因为器件的所有功耗会产生热量。它只能由衬底耗散。为了保证允许的工作温度，必须配置大的冷却装置将热量耗散。由于SIC的高热导率和高温的热稳定性，与SI相比较，冷却装置明显缩小，整个系统也做的较小。    SIC的MOSEFT具有低的传导损耗    MOSEFT器件是一种性能良好的开关器件,尤其适用于20KC频率以上的电力电子装置.器件击穿电压的关系由公式(3)定性给出    方程(3)中Rds,on 是阻断PN结的特征电阻 (Ω-cm2);Vb是PN结阻断耐压;ε是介电常数; ε0是真空电容率;Emax最大临界场 μ是载流子（电子）迁移率。    半导体物理特性显示，电阻Rds.on值随着漂移区宽度的增加而增大，随着掺杂浓度的增加而减少，这是因为载流子流动数量增加的缘故。[next]    按照方式（3）不难看出，MOSFET漂移区的阻值随着击穿电压的增加成平方增加，对硅材料仅在几百伏就达到临界的最高值。而阻值是随着临界电场的增加成立方增加。因为SIC临界电场强度比硅要高10倍，所以SIC的MOSFET的传导损耗远低于硅器件。    10KV双极型SIC晶闸管    前面讨论可以断定，SIC制成的MOSFET器件和肖特基二极管的耐压远高于SI器件。可以高达几千伏电压水平，所以MOSFET器件有望在很多领域得到应用。    SIC的双极型器件，例如晶闸管10KV耐压水平也是很容易制造，少子寿命只要能保持在1μs～10μs之间就能获得良好的开关特性。双极型SI晶闸管，典型击穿电压6KV-7KV，这是器件的制造成本特性。也是与通态损耗、开关损耗之间最佳折衷。极限条件为硅片厚度1mm左右，少子寿命为100μS左右。这种器件只能用于工频条件下的系统中，由于开关损耗的过大而限制了应用范围。    SIC器件的工作温度    SI双极型功率半导体器件，合适的工作温度小于125℃。单极型器件，例如MOSFET，最高工作温度为150℃。最高承受的温度是半导体材料的极限温度，即载流的密度不再由掺杂决定，而是由半导体的禁带宽度所决定，通常称为本征温度。此极限温度之上，所有电流控制能力和电压阻断能力都会消失。对SI而言，极限温度是300℃左右。SIC器件的工作温度比SI器件工作温度高得多。由于SIC的PN结漏电流极小，它能够在远高于300℃时还有阻断能力，极限温度可达到1000℃以上。    美国一个研究中心开发出的碳化硅MOSFET，工作温度为650℃，这种高温能力为电力电子系统设计工程师创造很多有利条件。SIC器件的低损耗都是以硅器件对比而言的。 SIC器件和SI器件性能主要差异见表三                      表三 SI器件与SIC器件性能比较   材料性能 SI器件 SIC器件电流密度（A/cm2） 30 100～300(可达500)最高工作温度（℃） 180-200(PN) 600(max)(PIN)器件耐压 1 5～10(倍)通态损耗 1 1/4～1/10开关损耗 1 1/10～1/100工作温度（℃） 180 300～500     3 SIC器件制造     SIC器件研发工作与SIC材料一样，西方发达国家，以大学和有实力的大公司为主体,投入大量资金、人力，并取得一定成果， 有很高水平的实验室样品，仅PN结耐压高达上万伏。但是真正具有商业价值，能有一定生产量的功率器件很少。最主要原因是SIC材料质量的制约。    电力电子装置所需器件要求高电压、大电流、开关损耗小等特点。就电力电子器件而言，ABB公司在SIC器件研究开发方面在投入资金、成果水平都处在世界领先水平。研究成果之一是击穿电压为4.5KV PIN二极管和2.5KV JBS（结型势肖特基二极管）    当前SIC的单极型器件的生产，材料质量问题的影响不大，仅影响大容量器件生产成品率，大功率器件采用几个芯片并联连接的形式进行封装。    SIC材料的现状，对高压双极型器件，材料质量仍存在较大问题。可靠性指标还须不能满足实际需要，而且生产成品率很低。显而易见对电力电子器件而言，SIC材料仍然是一种可敬又可畏的材料。SIC的大功率器件实现实用性和商品化之前必须先解决材料的质量问题，最需解决是贯穿基片的微管缺陷的小孔（直径为0.1μm～5μm之间）。商品化可用的基片的微管密度不大于102～103/cm2,其次是能较好形成低掺杂浓度（小于1015cm-3）的厚层（50μm以上）和双极型器件的少子寿命。[next]    美国CREE公司是世界上研发、生产SIC材料和器件最著名的公司。其中Φ35mm 4H-SIC晶片,采用热盘CVD生长35～45 μm厚的外延层，掺杂浓度为1015cm-3以下。这种掺杂取决于采用的临界电场强度，理论阻断电压是4.5～６ＫＶ。ABB公司采用一台有特殊功能的光学显微镜，将20mm2 、40mm2面积二极管方形芯片放置在无缺陷的晶片位置。这台仪器可将每一片从CREE公司购进的晶片进行检验，用计算机自动检测，识别并记录在电脑中每个缺陷在SIC晶片上正确位置。并自动生成20mm2，40mm2芯片的位置，而且还自动形成工艺性文件资料，并绘制出芯片的布置平面图形。                                        图3 SIC晶片上各种尺寸芯片平面布图    检查微管缺陷采用激光探头，计算机识别，数据分析并绘出一个晶图片上芯片分布图，大面积的芯片位置之外的剩余地方布置小型（1～5mm2）检测器件。（图3）    ABB公司研究中心的器件研究重点，工艺包括腐蚀，介质淀积、氧化、光刻、金属化和欧姆接触的形成。光刻工艺采用激光系统平板印刷技术（Laser Lithagraphic system）。这与传统IC工艺不同，主要原因是SIC晶片表面粗糙不平，而且需进行9次曝光。重要的是Laser系统与计算机机系统连用便于自动定位。    目前SIC器件，特别是双极型功率器件难于商品化、批量生产，主要原因:    （1）SIC单晶材料缺陷多，至今材料质量还未真正解决；    （2）设计和工艺控制技术比较困难；     （3）工艺装置特殊要求，技术标准高，例离子注入, 外延设备，激光曝光光刻机等；     （4）资金投入很大，运行费用和开发费用昂贵,一般很难开展研发工作。    当前世界上研发SIC器件有美国的Cree公司，德国西门子公司，日本的东芝公司，三菱公司，富士公司。ABB公司与瑞典等合作，投入巨资开展了主要用于输变电工程的二极管，取得商品化成功。德国西门子公司的产品定位在1200V以下低压，小功率器件，已经达到商用化。ABB公司的产品主要定位在4500V，高压大电流器件。[next]    4 为什么SIC器件还不能普及    早在20世纪60年代，碳化硅器件的优点已经为人们所熟知。之所以目前尚未推广普及，是因为存在着许多包括制造在内的许多技术问题。直到现在SIC材料的工业应用主要是作为磨料（金刚砂）使用。    SIC在能够控制的压力范围内不会融化，而是在约2500℃的升华点上直接转变为气态。所以SIC 单晶的生长只能从气相开始，这个过程比SIC的生长要复杂的多，SI在大约1400℃左右就会熔化。使SIC技术不能取得商业成功的主要障碍是缺少一种合适的用于工业化生产功率半导体器件的衬底材料。对SI的情况,单晶衬底经常指硅片（wafer）,它是从事生产的前提和保证。一种生长大面积 SIC衬底的方法以在20世纪70年代末研制成功。但是用改进的称为Lely方法生长的衬底被一种微管缺陷所困扰。    只要一根微管穿过高压PN结就会破坏PN结阻断电压的能力，在过去三年中，这种缺陷密度已从每平方毫米几万根降到几十根。除了这种改进外，当器件的最大尺寸被限制在几个平方毫米时，生产成品率可能在大于百分之几，这样每个器件的最大额定电流为几个安培。因此在SIC功率器件取得商业化成功之前需要对SIC的衬底材料作更大技术改进。                             图4 SIC工业生产的晶片和最佳晶片的微管密度的进展    制造不同器件成品率为40% 和90% 的微管密度值    图4看出，现在SIC材料，光电子器件已满足要求，已经不受材料质量影响，器件的工业生产成品率，可靠性等性能也符合要求。高频器件主要包括MOSFET SCHOTTKY二极管内的单极器件。SIC材料的微管缺陷密度基本达到要求，仅对成品率还有一定影响。高压大功率器件用SIC材料大约还要二年的时间，进一步改善材料缺陷密度。总之不论现在存在什么困难，半导体如何发展， SIC无疑是新世纪一种充满希望的“未来的材料”。

碳化硅晶须是目前晶须中强度最高的一种复合材料增强体。碳化硅晶须是一种灰绿色、尺寸细小的单晶短纤维。其物理性质具有高模量、耐腐蚀、耐高温、密度小等特点。直径0.3～1.3μm，长5～45μm，密度3.2g/cm3，耐热温度1600～1800℃，拉伸强度14GPa。弹性模量450GPa。碳化硅晶须采用化合物热分解法、氢还原法、化学反应法等制取。用含硅化合物为原料，将原料混合物放在石墨坩埚容器内，加热至一定温度，高温下含硅化合物分解产物和石墨蒸发产物于保护气氛中，在生长容器上化合、堆积从而形成２Ｈ相碳化硅晶须。用这种晶须增韧的陶瓷，将具有更高的断裂韧性和强度以及高的耐磨性能，可做切削刀具，以及作为陶瓷发动机及其它机械零部件。碳化硅晶须主要用于制作航天航空器、汽车零部件、复合陶瓷车刀以及高温工程的增强复合材料等。碳化硅晶须已经成为军用民用 产业 中的重要材料。 

镁及镁合金虽具有密度低、比强度大、比刚度高和抗冲击性强等诸多优点。但是也有一些固有缺点，如硬度、刚度、耐磨性、燃点较低、不是一种良好的结构材料，使其应用受到相当大的制约。若向镁基体中添加陶瓷颗粒或碳纤维制成复合材料，则可以在很大程度上改善镁的力学性能，提高耐热和抗蠕变性能，降低热膨胀系数等。可作为复合材料增强相的颗粒有：氧化物、碳化物、氮化物、陶瓷、石墨和碳纤维等。制备镁基复合材料的工艺主要是：铸造法、粉末冶金法、喷射沉积法。 铸造法 铸造法是制备镁合金复合材料的基本工艺，可分为搅拌混合法、压力浸渗法、无压浸渗法和真空渗法等。 搅拌铸造法(Stiring Casting) 此法是利用高速旋转搅拌器浆叶搅动金属熔体，使其剧烈流动，形成以搅拌旋转轴为中心的漩涡，将增强颗粒加入漩涡中，依靠漩涡负压抽吸作用使颗粒进入熔体中，经过一段时间搅拌，颗粒便均匀分布于熔体内。此法简便，成本低，可以制备含有Sic、Al2O3、SiO2、云母或石墨等增强相的镁基复化材料。不过也有一些难以克服的缺点：在搅拌过程中会混入气体与夹杂物，增强相会偏析与固结，组织粗大，基体与增强相之间会发生有害的界面反应，增强相体积分数也受到一定限制，产品性能低，性价比无明显优势。用此法生产镁基复合材料时应采取严密的安全措施。 液态浸渗法(Liquid infiltration process) 用此法制备镁基复合材料时，须先将增强材料与黏接剂混合制成预制坯，用惰性气体或机械设备作用压力媒体将镁熔体压入预制件间隙中，凝固后即成为复合材料，按具体工艺不同又可分为压力浸渗法、无压、浸渗法和真空浸渗法。可用挤压、铸造机进行浸渗，也可以用专用浸渗装备。增强相与镁熔体之间的浸润性对浸渗过程有重要影响，是关键的工艺参数。当浸润角θ 粉末冶金法 该法是将预制的镁粉或镁合金粉与陶瓷粒子均匀地混合为一体，经真空除气、固结成形后再进行压力加工制成所需形状、尺寸和性能的复合材料半成品。粉末固结工艺有热压和冷热、温等静压。此法主要优点：基体合金组织微细，可随意调控增强相的分数，甚至可高达50%左右，陶瓷颗粒尺寸可小于5μm，但不足之处是金属粉末在制备和贮存过程中易表面氧化，对材料塑性及韧性不利;制备大尺寸锭坯及需要大型设备和模具，投资较大;所采用的温度低，不会发生有害界面反应，有利于材料塑性及韧性提高。 粉末锭坯经挤压、锻造大变形加工后，粉末颗粒会结合在一起，材料密度可接近理论值。 喷射沉积法 喷射沉积工艺是制备高性能合金材料的有效方法之一，若在喷射沉积过程中将陶瓷颗粒导入雾化锥中，与雾化颗粒共沉积，可以制得陶瓷颗粒增强的复合材料。喷射共沉积法制备AZ91、QE22合金/Al2O3或SiC颗粒复合材料的弹性模量、耐磨性都大幅度提高，膨胀系数有较大下降。 由于喷射工艺流程短，材料制备比较简单、便利;增强颗粒在基体金属中分布均匀，界面反应很轻微，因而性能优异。QE22/SiCp复合材料锭坯孔隙体积分数高达20%，经挤压后，具有优异的强度和塑性，其伸长率达到12%，而传统铸造QE22合金的伸长率只不过2%。

2010年国内碳化硅 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 价格 趋于平稳。

碳化硅脱氧剂是一种新颖的高性能复合脱氧剂。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。碳化硅脱氧剂是一种新颖的高性能复合脱氧剂，可代替 价格 较贵的传统脱氧剂硅铁粉和合金粉，适用于普钢、合金钢和特种钢冶炼时脱氧，具有脱氧迅速、成渣早、还原气氛浓、泡沫丰富等优点，还能有效地提高元素的回收率，也有增碳作用，代替部分增碳剂，大大地降低了炼钢成本。用碳化硅作为炼钢脱氧剂可使钢水质量稳定，且具有细化晶粒，清除钢水中有害杂质的作用，使用后钢水浇铸温度高，铸坯质量好，单位成本低。

什么高功用铜基复合材料？高功用铜基复合材料介绍有哪些内容？关于这些问题咱们马上来具体介绍，首要来看高功用铜基复合材料介绍-简介：　　铜及铜合金机械功用杰出，且工艺功用优秀，易于铸造、塑性加工等，更重要铜及铜合金有杰出耐蚀、导热、导电功用，所以它们能广泛使用于电子电气、机械制作等工业范畴。可是，铜室温强度、高温功用以及磨损功用等诸多方面缺乏约束了其愈加广泛使用。而跟着现代航空航天、电子技能快速开展，对铜运用提出了更多更高要求，即在确保铜杰出导电、导热等物理功用基础上，要求铜具有高强度，尤其是杰出高温力学功用，并且要求材料有低热膨胀系数和杰出冲突磨损功用。我国第一条高速铁路京沪线总投资约200亿美元，2008年现已开工建造，触摸线年需求量近万吨，明显触摸线研制，即高强高导高耐磨铜合金功用材料研制有着很大国内外市场。电阻焊电极，缝焊滚轮，集成电路引线结构也需求高强度高导电性铜合金，现有牌号铜及铜合金高强高导方面难以统筹。所以通过引进恰当增强相复合强化办法，发挥基体和功用强化相协同作用，研制高功用铜(合金)基功用复合材料成为当今世界抢手课题。　　所谓高强高导铜合金，一般指抗拉强度(Gb)为纯铜2-10倍(350-2000MPa)，导电率一般为铜50％~95％，即50-95％IACS铜合金。国际上公认抱负目标为δb=600-800MPa，导电性至≥80％IACSE。高强高导铜合金首要使用范畴电子信息产业超大规模集成电路引线结构，国防军工用电子对抗，雷达，大功率军用微波管，高脉冲磁场导体，核配备和运载火箭，高速轨道交通用架空导线，300-1250Kw大功率调频调速异步牵引电动机导条与端环，汽车工业用电阻焊电极头，冶金工业用连铸机结晶器，电真空器材和电器工程用开关触桥等，因此这类材料许多高新技能范畴有着宽广使用远景。　　高功用铜基复合材料介绍-分类：　　1、颗粒增强铜基复合材料　　增强体首要为碳化硅和氧化铝，亦有少数氧化钛和硼化钛等颗粒(粒径一般为10μm左右)。晶须不只自身力学功用优越，并且有必定长径比，因此比颗粒对金属基体增强作用更明显，晶须常用碳化硅和铝晶须等。合金化工艺能够制备氧化物弥散强化和碳化物弥散强化铜基复合材料。　　2、纤维增强铜基复合材料　　铜或铜合金与非金属或金属纤维制作复合材料既坚持了铜高导电性、高导热性，又具有高强度与耐高温功用。制作此类铜基复合材料时，既有用长纤维，也有用短纤维。碳纤维-铜复合材料因为既具有铜杰出导热、导电性，又有碳纤维自光滑、抗磨、低热膨胀系数等特色，然后用于滑动电触头材料、电刷、电力半导体支撑电极，集成电路散热板等方面。铜-碳纤维复合材料工业出产中另一个使用实例电车导电弓架上滑块，滑块电车及电气机车上易损件，最早选用金属滑块，现在选用碳滑块，但都有缺乏之处。选用碳纤维-铜复合材料后，使触摸电阻减小，防止过热，一起进步强度及过载电流，并有优秀光滑及耐磨性。　　3、高功用显微复合铜合金　　高功用显微复合铜合金材料本世纪70年代研讨超导材料时发现。1978年美国Harvard大学Bark等人最早提出高功用Cu-X合金概念，Cu-X二元合金，X包含难熔金属W、Mo、Nb、Ta和Cr、Fe、V等元素，Cu—X材料经铸造、拉拔或轧制后，X金属沿变形方向以丝状或带状散布，构成显微复合材料，此显微复合铜合金材料特色是超高强度(最高抗拉强度可达2000MPa以上)，电导率可达82％IACS，杰出耐热性及显微复合安排和晶粒择优取向。此材料除了能够作点焊电极外，还可作推进器和热交换器，与传统铜合金材料比较，它含有合金元素总量多，但合金元素品种少。Cu—X合金以其超高强度，高电导率以及杰出耐热性引起了人们注重。现在，美国Iowa大学，Harvard大学材料系，AMES实验室以及Michigan理工大学，还有国内浙江大学在这方面作了许多研讨工作，但仍有许多理论问题和实践使用问题有待处理。　　高强高导铜基复合材料介绍-制备办法：　　1、粉末冶金法　　粉末冶金法最早开发用于制备颗粒增强金属基复合材料工艺，一般包含混粉、压实、除气、烧结等进程。粉末冶金一种近净成型工艺，材料使用率高，能够消除安排和成分偏析，并且颗粒增强相粒度和体积分数能够较大范围内调整。该办法出产铜基复合材料中结构件、冲突材料、及高导电率材料首要手法。因为铜和大部分陶瓷增强颗粒浸润性差，密度相差较大，选用液态法制备复合材料时简略发作增强物集合，导致第二相散布不均匀。粉末冶金法能够按所需份额将金属粉末和增强物混合均匀，处理了增强物散布问题。为了增强铜与增强颗粒界面结合强度，一般选用化学堆积等办法增强颗粒表面包覆Cu、Ni等金属涂层，然后再与铜粉混合均匀，使用粉末冶金办法制得复合材料[11]。因为增强颗粒包覆金属涂层后基体金属中散布愈加均匀，减少了增强物间直触摸摸，更有利地发挥了其强化作用。一起，通过包覆不同金属还能够改进界面结构，增强界面结合强度，进步复合材料归纳功用。　　2、复合铸造法　　铸造办法工业化大出产首选办法。但关于这种复合材料铸造后，一般会有辅佐形变工艺。形变强化作用会因为冷变形金属再结晶而失效。因大多数金属再结晶温度仅为其熔点温度40％左右，所以用铸造办法得到材料，其抗高温功用相对差。复合铸造工艺为美国麻省理工学院M．C．Flemings等所提出。这种办法较好处理了增强相偏析，出产工艺简略，习惯了复合材料大规模工业化出产趋势，有较大开展优势。可是复合铸造因为熔体粘度大，不利于气体和夹杂物排出，所以制备材料中常有气孔和夹杂物存在；此外，这种办法温度操控也比较困难。　　3、内氧化法　　内氧化法制备铜基复合材料最常用办法之一，可获得均匀散布细微弥散颗粒并能够准确操控强化相数量。该工艺典型使用是制各Cu—A1203弥散强化铜基复合材料，其工艺铜中添加少数固溶于铜，但比铜生成氧化物倾向大合金元素铝，制成铜铝合金粉末，从粉末表面向内部分散氧，使合金雾化粉高温及氧气气氛下发作内氧化，铝转变为氧化铝，然后气氛下把氧化了铜复原出来，但氧化铝不能复原，制成铜和氧化铝混合粉末，最终必定压力下烧结成形。用内氧化法制作Cu-A1203成形固化技能上有些问题，极难进行粉末烧结，且工艺杂乱，本钱高。内氧化法缺乏之处工序冗杂，影响制备进程要素许多，材料质量难以操控且出产本钱高，因此极大地约束了该工艺使用。。　　4、液态金属原位法　　液态金属原位反响法近年来开展起来铜基复合材料新式制备技能之一。Lee等人首要成功制备了TiB2／Cu复合材料。该办法将两种或多种合金液体充沛拌和混兼并通过化学反响发作均匀弥散散布纳米级增强物。用该法制得含5vo1％TiB2Cu基复合材料电导率达76％IACS。Chrysanthou等Cu-Ti溶液平分别参加碳黑、B203或一起参加W碳黑通过反响生成细微且均匀布TiC、TiB2、WC颗粒原位增强铜基复合材料。因为该工艺制备复合材料中增强体没有界面污染，与基体有杰出界面相容性，因此比传统复合材料具有更高导电性和机械强度。　　5、快速凝结法　　快速凝结法因为凝结进程冷却速快、开始形核过冷度大，成长速率高，成果使固、液界面违背平衡，因此呈现出一系列与惯例合金不同安排和结构特征。选用快速凝结制备铜基复合材料有以下特色：　　(1)合金元素铜中固溶度明显增大；　　(2)晶粒大大细化；　　(3)化学成分显微偏析明显下降；　　(4)晶体缺点密度大大添加；　　(5)构成了新亚稳相结构；　　(6)经时效处理后，铜基体中第二相含量进步，弥散程度增大。　　导电率稍有下降情况下，合金强度得到了明显进步，并改进了合金耐磨、耐腐蚀功用。快速凝结技能为制备高强高导铜基复合材料开发拓荒了一个新范畴。往后快速凝结制备高强高导铜基复合材料研讨重点是：通过对凝结进程和时效进程分析来优化材料成分、凝结动力学参数和时效工艺，改进显微安排结构和功用。　　6、机械合金化法　　机械合金化使用高能球磨机，按必定份额混合金属粉末或陶瓷粒子，重复研磨，使复合粉末通过重复变形、冷焊、破碎、再焊合、再破碎重复进程，可使晶粒细化到纳米级，并具有很大表面活性[17]。因为引进许多畸变缺点，彼此分散才能加强，激活能下降，使合金化进程不同于普通固态进程，因此有或许制备出惯例条件下难以组成许多新式材料。机械合金化制备铜基复合材料缺乏之处在于球磨进程中简略带入杂质元素而下降材料功用特别是导电功用，一起因为球磨时间过长而导致出产功率低下。

石墨烯是近年被发现和组成的一种新式二维平而碳质纳米材料。因为其别致的物理和化学性质，石墨烯己经成为备受瞩目的科学新星，是纳米材料范畴的一大研讨热门。在石墨烯的研讨中，根据石墨烯的无机纳米复合材料是石墨烯迈向实践使用的一个重要方向。金属/石墨烯纳米复合材料金属/石墨烯纳米复合材料是经过将金属纳米粒子涣散在石墨烯片上构成的。现在，对该类复合材料的研讨首要会集在用贵金属等功能性金属纳米粒子润饰石墨烯，这不只能够得到比金属自身功能更优越的复合材料，显现出潜在使用价值，并且能够削减贵金属的耗费，具有很大的经济价值。石墨烯与铂系金属的复合用表而积大、导电性好的碳材料负载纳米尺度的铂系催化剂能够明显进步其在质子交流膜燃料电池(PEMFC)中的电催化功能。这不只能够使催化剂表而积最大化，以利于电子的传递，并且导电性的支撑材料起到了富集和传递电子效果。现在所用的首要支撑材料是炭黑，但因为石墨烯有着愈加优异的功能，所以被以为是更为抱负的支撑材料。美国圣母大学的Kamat等用NaBH、复原H2PtCh与氧化石墨烯的混合液，组成了Pt/CE纳米复合材料，所得的复合材料在氢氧燃料电池中的电催化活性(161mW /cm2)高于无支撑的Pt (96mW/cm2)，标明石墨烯是开展电催化的有用支撑材料(图1)。图1 Pt/GE电催化反响暗示图南京理工大学汪信课题组提出了制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:先制备氧化石墨，并超声剥离成氧化石墨烯;然后将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯表而;终究复原构成石墨烯/金属纳米复合物(如图2所示)。别的，微波法是一种快速有用地制备金属/石墨烯复合材料的办法。图2制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:1)将石墨氧化得到层间隔更大的氧化石墨，(2)将氧化石墨剥离得到氧化石墨烯片，(3)将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯片上，(4)将氧化石墨烯复原成石墨烯，得到金属/石墨烯纳米复合材料石墨烯与金属Ag的复合南京理工大学汪信课题组以氧化石墨烯为基底，用AgNO3,葡萄糖及经过银镜反响，制备出具有高反射率的Ag纳米粒子薄膜。Ag的附着导致薄膜中氧化石墨烯拉曼信号的增强，其增强程度能够经过氧化石墨烯片在Ag纳米粒子的数量进行调理。图3 一步组成Ag/GO复合材料暗示图Pasrich等将Ag2SO4、参加含KOH的氧化石墨烯悬浮液中，因为氧化石墨烯上的轻基具有酚的弱酸性，在碱性条件下生成酚盐阴离子，酚盐阴离子经过芳香族亲电取代反响将电子搬运给Ag+，使Ag+被复原，生成Ag/CO复合物(如图3所示)，用胁复原该复合物得到了Ag/CE复合物。石墨烯与其他金属材料的复合Stark等不必表而活性剂，以石墨烯作为涣散剂包裹在Co表而;然后与聚合物(PMMA,PEO)复合，得到了CE/Co/聚合物复合材料。该材料结合了金属与聚合物的优异功能，为石墨烯供给了一个新的使用途径。Warne:等用简略的办法将CoCl2纳米晶附着在石墨烯上，HRTEM显现CoCl2纳米晶在石墨烯表而发作平动和滚动，终究结组成单个晶粒，在真空下退火可将CoCl2转化成Co，构成Co/CE复合物。该项研讨显现出用石墨烯作为HRTEM分析支撑薄膜的使用远景。半导体/石墨烯纳米复合材料石墨烯因为其共同的电学性质，使得其与半导体材料的复组成为一个热门研讨课题。石墨烯作为半导体纳米粒子的支撑材料，能够起到电子传递通道的效果，然后有用地进步半导体材料的电学、光学和光电转化等功能。例如，用作锂离子电池(LIB)电极材料的半导体纳米粒子与石墨烯制成纳米复合材料，能够有用阻比纳米粒子的聚会，缩短锂离子的搬迁间隔，进步锂离子嵌入功率;一起，能够缓解锂离子嵌入-嵌出所形成的体积改变，改进电池的循环安稳性。石墨烯与TiO2的复合TiO2因其安稳、无污染的特性而成为最佳的光催化材料之一。因为光激起TiO2发生的电子空穴对极易复合，所以使用石墨烯共同的电子传输特性下降光生载流子的复合，然后进步TiO2光催化功率成为了一个研讨热门。图4 (a) TiO, /GE及其受紫外光激起暗示;(b)以石墨烯为载体组成多组分催化体系暗示图美国圣母大学的Kamat等将氧化石墨粉末参加TiO2胶体涣散液中超声，得到包裹着TiO2纳米粒子的氧化石墨烯悬浮液，在氮气的维护下用紫外光照耀悬浮液，得到TiO2/CE复合材料。TiO2作为光催化剂将光电子从TiO2搬运至氧化石墨烯片上，紫外光被以为起到了复原剂的效果(图4a)。该法不只供给了一种氧化石墨烯的紫外光辅佐复原技能，并且为取得具有光学活性的半导体/石墨烯复合材料拓荒了新的途径。最近，该课题组初次组成了以石墨烯为载体的多组分催化体系，他们首要经过光激起将电子从T1O2转至氧化石墨烯片上，部分电子用于氧化石墨烯的复原，其他的电子储存在复原后的石墨烯片上;然后向石墨烯悬浮液引进AgNO3，储存在石墨烯片上的电子将Ag+复原成Ag，然后组成了TiO2和Ag处于别离方位的二维TiO2/Ag/CE催化体系(图4b)。石墨烯与Co3O4的复合Co3O4是一种重要的磁性P型半导体，在催化剂、磁性材料、电极材料等范畴有着很大的使用价值Co3O4与石墨烯的复合被以为能够改进其功能并扩展其使用范畴。图5使用金属有机前驱体组成Co/GE和Co3O4/GE复合材料暗示图Yang等研讨了使用金属有机前驱体组成金属或金属氧化物与石墨烯的复合材料的办法，他们用酞著钻(CoPc)与氧化石墨烯片在中混合后用胁复原，组成了CoPc/CE复合物;然后将所组成的复合物在维护下高温分化生成Co/CE复合物;终究将Co/CE复合物在空气中氧化生成Co3O4/CE复合物(如图5所示)。石墨烯与SnO2的复合现在，SnO2的一个重要开展方向是代替碳材料作为锂离子电池(LIB)负极材料，但因为SnO2充放电过程中体积改变大，然后下降了其循环安稳性。研讨者期望经过其与石墨烯的复合来改进这一点。石墨烯与ZnO的复合ZnO半导体因为具有宽的带隙和较大的激子结合能，在场发射显现器、传感器、晶体管等范畴具有潜在的使用价值。国内外研讨者期望经过其与石墨烯的复合进一步扩展其使用规模。图6水热法在石墨烯片上组成规矩摆放的ZnO纳米棒暗示图Park等研讨了经过水热法在石墨烯片上组成ZnO纳米棒阵列的办法:首要经过化学气相堆积法(CVD)使石墨烯在涂有Ni的SiO2/Si基片上成长(图6a};然后将涂有聚甲基酸甲酷CPM M A)的基片浸入HF中得到游离的PMMA/CE(图6b);再将起维护效果的PMMA溶解在中;终究别离经过两种办法在石墨烯上水热组成了规矩摆放的ZnO纳米棒。石墨烯磁性纳米复合材料人们不只研讨了半导体化合物与石墨烯的复合，还使用其他功能性无机化合物纳米粒子润饰石墨烯。如用磁性纳米粒子润饰的石墨烯材料在电磁屏蔽、磁记录及生物医学等范畴具有宽广的使用远景，是石墨烯复合材料研讨的一个重要方向。结语及展望根据碳纳米管的无机纳米复合材料因为其优秀的性质己经在生物医药、催化、传感器等使用范畴得到了广泛而深化的研讨。与碳纳米管比较，石墨烯具有类似的物理性质、更大的比表而积和更低的生产成本，所以石墨烯是代替碳纳米管组成碳基无机纳米复合材料的抱负基体材料。尽管与石墨烯/聚合物复合材料比较，石墨烯基无机纳米复合材料的研讨起步较晚，但在短短的几年内，石墨烯基无机纳米复合材料的组成及其相关使用的研讨己经取得了很大的发展。但要真实完成石墨烯基无机纳米复合材料大规模组成和产业化使用还而临很多问题和应战。文章选自：化学发展 作者：柏篙、沈小平

2010年国内绿碳化硅 价格 仍将持稳。国内碳化硅 市场价格 在经历2008年到2009年暴涨、暴跌、持续下跌、反弹的 走势 之后，2010年国内绿碳化硅 价格 仍将持稳。我国绿碳化硅产能在55万吨左右，其中青海、四川、新疆为主产区，产能占80%以上。  绿碳化硅主要用于线切割 行业 。2008-2009年，绿碳化硅 走势 也同样经历了先涨后跌的 走势 。因原料和国家政策的刺激，绿碳化硅 价格 下滑略微滞后于黑碳化硅。直至2009年底，随着原料和电价的上涨，绿碳化硅 价格 逐步回升。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。    目前国内绿碳化硅 价格 趋于平稳。

硅在工业生产中是不可缺少的，硅有很多种，跟不同的金属有着不同的作用，现在我们主要来看下金属硅与碳化硅的一些区别和不同。山东碳化硅的冶炼的第一步是先将二氧化硅还原成一氧化硅，之后在一氧化硅的上升过程中，不断的反应，这样会比较容易生成碳化硅，它的反应方程式是：SiO+2C=SiC+CO↑金属硅又称工业硅或结晶硅。呈暗灰色，有金属光泽，熔点高，耐热性好，电阻率高，具有高度抗氧化作用；一般粒度在10~100mm或2~25mm；在矿热炉内质还原剂与硅石熔炼所生产的工业硅，主要用于配制合金，特别是铝合金的配制，制取多晶硅和有机硅及高档耐火材料。碳化硅是用高纯度的石英砂及优质精洗无烟煤经过电阻炉还原反应而生成的碳：硅结晶体化合物，其特点化学性能稳定.硬度高.耐高温，是磨料及耐火材料等行业优质原料。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。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。

铜是生命所必需的微量元素之一，正常人体中含铜量约为100—150 mg。人体中铜大都存在于和中枢神经系统，对　　　　人体造血，细胞成长、某些酶的活动及内分泌腺功用有重要效果，但摄入过量，则会影响消化系统，引起腹痛、吐逆。人的口服致死量约为10克。　　铜对低一级生物和农作物毒性较大，其质量浓度达0.1—0.2mg／L即可使鱼类致死，与锌共存时毒功能够添加，对贝类水生生物毒性更大，一般水产用水要求铜的质量浓度在0．0lmg/L以下。关于农作物，铜是重金属中毒性最高者，植物吸收铜离子后，固定于根部皮层，影响营养吸收。灌溉水中含铜较高时，即在土壤和作物中堆集，可使农作物枯死。铜对水体自净效果有较严峻的影响，当其质量浓度为0.001mg／L时，即有细微抑制效果，质量浓度为0.0lmg／L时，有显着抑制效果。

陶瓷基复合材料中两相(增强体与基体)的界面是一个表面，通常情况下，复合材料中的界面面积很大，并且增强体与基体组成的界面没有到达热力学平衡。界面的分类(依据不同功能要求)从晶体学视点看，界面有共格、半共格和非共格三种。无反响层界面增强相与基体直接结合构成原子键共格界面和半共格界面，有时构成非晶格界面。长处：界面结合强度高，进步复合材料强度。中间反响层界面存在于增韧相与基体之间，并将两者结合。长处：界面层一般都是低熔点共晶相，因而它有利于复合材料的细密化，这种界面增韧相与基体无固定的取向联系。界面的特征陶瓷基复合材料往往在高温下制备，因为增强体与基体的原子分散，在界面上更简单构成固溶体和化合物。此刻其界面是具有必定厚度的反响区，它与基体和增强体都能较好的结合，但通常是脆性的。因添加纤维的横截面多为圆形，故界面反响层常为空心圆筒状，其厚度能够操控。榜首临界厚度：当反响层到达某一厚度时，复合材料的抗张强度开端下降，此刻反响层的厚度。第二临界厚度：假如反响层厚度持续增大，材料强度也随之下降，直至达某一强度时不再下降，此刻反响层的厚度。下面咱们就以氮化硅陶瓷为例，看看不同界面的特征。碳纤维增韧氮化硅成型工艺对界面结构的影响：①无压烧结工艺：C与Si间反响严峻，SEM可观察到十分粗糙的纤维表面，纤维周围存在空地;②高温等静压工艺：压力和温度较低，使得反响遭到按捺，界面上不发作反响，无裂纹或空地，是比较抱负的物理结合。SiC晶须增韧氮化硅反响烧结、无压烧结或高温等静压工艺可取得面反响的复合材料：①反响烧结、无压烧结：跟着SiC晶须含量添加，材料密度下降，导致强度下降;②高温等静压工艺：不呈现上述情况。陶瓷基复合材料界面的粘结两相界面的粘结(粘接、粘合或粘着等)办法有多种，如静电粘结、机械效果粘结、滋润粘结、反响粘结等。关于陶瓷基复合材料来讲，界面的粘结方式主要有两种：机械粘结和化学粘结。机械粘结：因为基体的缩短率较大，冷却缩短后基体将增强相包裹发作压应力。经过浸透、高温分散等基体进入或浸入增强纤维的表面而构成机械结合。机械粘结为低能量弱粘结，其界面强度较化学粘结低。化学粘结：经过原子或分子的分散在界面上构成了固溶体或化合物，即为化学粘结。界面的效果图1 界面强弱对材料的影响陶瓷基复合材料的界面应满意：强到足以传递轴向载荷并具有高的横向强度;弱到足以沿界面发作横向裂纹及裂纹偏转直到纤维的拔出。因而，陶瓷基复合材料界面要有一个最佳的界面强度。强的界面粘结往往导致脆性损坏，裂纹在复合材料的任一部位构成并敏捷分散至复合材料的横截面，导致平面开裂。这是因为纤维的弹性模量不是大大高于基体，因而在开裂进程中，强界面结合不发作额定的能量消耗。若界面结合较弱，当基体中的裂纹扩展至纤维时，将导致界面脱粘，发作裂纹偏转、裂纹搭桥、纤维开裂以至于最终纤维拔出。所有这些进程都要吸收能量，然后进步复合材料的开裂韧性。为了到达弱界面，常常将颗粒、晶须或纤维表面镀一层化合物或碳等易被剪切开裂的物质，然后构成界面相。界面的改进为了取得最佳界面结合强度，期望避免界面化学反响或尽量下降界面的化学反响程度和规模。实践傍边除挑选增强剂和基体在制备和材料执役期间能构成热动力学安稳的界面外，就是纤维表面涂层处理。图2 纤维表面涂层对材料的影响(a：无纤维涂层;b和c：有纤维涂层) 纤维表面涂层处理对纤维可起到维护效果，纤维表面双层涂层处理是最常用的办法。其间，里边的涂层可到达键接及滑移的要求，而外部涂层在较高温度下避免了纤维机械功能的降解。

一张图了解碳化硅陶瓷

绿碳化硅微粉生产方式与黑碳化硅基本相同，只是对原材料的要求不同。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，经冶炼成的结晶体纯度高，硬度大，其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉。生产工艺 绿碳化硅制造方法同黑色碳化硅，但采用的原材料纯度要求较高，也在电阻炉中2200°C左右的高温下形成，绿色，呈半透明状，六方晶形，其Sic含量较黑色为高，物理性能与黑色碳化硅相近，但性能略较黑色为脆，也具有较好的导热性与半导体特性。 按形状可分为平形砂轮、斜边砂轮、筒形砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮等;按结合剂可分为陶瓷砂轮、树脂砂轮、橡胶砂轮、金属砂轮等。砂轮的特性参数主要有磨料、粘度、硬度、结合剂、形状、尺寸等。　由于砂轮通常在高速下工作，因而使用前应进行回转试验(保证砂轮在最高工作转速下，不会破裂)和静平衡试验(防止工作时引起机床振动)。砂轮在工作一段时间后，应进行修整以恢复磨削性能和正确的几何形状。

碳元素广泛存在，具有许多同素异形体，常以为石墨是由二维网状碳原子组平面经有序堆叠成的晶体，其单层网状平面结构晶体在自然界中并不能独自安稳存在。但早在1988年日本东北大学教授以蒙脱土为模板，用腈做质料，在模板二维层间制得石墨烯片层结构，但当去除模板后不能独自存在，敏捷生成了三维石墨体。 随后2004年英国科学家成功用机械剥离法将石墨层片剥离，取得了碳 原子sp2杂化衔接的单层石墨层片。此种可安稳存在的二维单原子厚度碳原子晶体——自由态石墨烯(Graphene)，其根本单元结构是最具安稳结构的六元环，它的发现充分了碳元素宗族，可作为零维富勒烯、一维碳纳米管(特别单壁CNT)、三维金刚石及石墨的根本结构单元，是当时抱负的二维纳米材料，结构如图1。　　图1 石墨烯的二维单原子层结构(a)和石墨烯为根本结构单元构成的sp2碳质材料(b) 石墨烯与富勒烯和碳纳米管比较，其报价便宜，质料易得，且质量轻，抱负比表面积大(2630 m2/g)，导热功用好[3000 W/(m·K)]，拉伸模量和极限强度与单壁碳纳米管适当，一起因为其维数不同，石墨烯也有自己特有性质，如手性的载流子、量子隧穿效应、不会消失的电导率、二维零停止的Dirac费米子系统、搬迁速度高的双极性电流、安德森局域化的弱化现象、半整数的量子霍尔效应及双层石墨烯的场效应，可望成为纳米复合材料的优质基体或填充材料，引起国内外对二维碳材料的研讨热门。 一、石墨烯的制备 近年来，许多科学家致力于探究制备单层石墨烯的途径，特别是要制备高质量、产率高、成本低、结构安稳的石墨烯的办法。现在制备石墨烯的办法首要有以下几种： ①剥离法，包含微机械剥离法和溶剂剥离法等; ②成长法，包含晶体外延成长、取向附生法、化学气相堆积等; ③氧化复原石墨法，包含常用的Hummers法、Standenmaier法、Brodie法等; ④其它办法，首要有电弧放电法、石墨层间化学物途径法、现在十分新颖的高温淬火法与碳纳米管剥开法等。 二、石墨烯基纳米复合材料首要掺杂办法 石墨烯具有适当大的比表面积及共同电子搬迁功用，成为基体载体的抱负材料，经过掺杂可以对石墨烯进行化学改性，然后增强其物化功用。首要的掺杂办法：元素掺杂法、氧化物掺杂法、碳质材料掺杂法等。 2.1元素掺杂法 元素掺杂法可使石墨烯进行化学改性，增强其物化功用。在半导体材料运用中，它是一种十分有用的办法，一起也广泛运用到新式的催化剂范畴中。元素掺杂包含非金属元素掺杂和金属元素掺杂。 2.1.1非金属元素掺杂法 非金属元素掺杂，望文生义是在石墨烯上掺杂非金属元素纳米粒子，即该元素替代了碳原子的方位，在石墨烯上归于代位式杂质，构成了电子搬运或电子空穴。 美国斯坦福大学的Wang等，经过高强度的电子焦耳热加热，使石墨烯和气经过电热反响制备出n-型N掺杂的石墨烯纳米复合材料。通常状况下，石墨烯较简单被掺杂构成p-型(空穴导电)半导体材料。在实践运用傍边，经常也需求n-型(电子导电)掺杂的半导体。 2.1.2金属元素掺杂法 金属元素掺杂，便是金属纳米粒子掺杂。石墨烯具有上下两面的比表面积，作为支撑载体，可供金属纳米粒子重复地镶嵌与脱嵌的结构应变，可表现出杰出的循环功用。一起金属纳米颗粒也具有较大的比表面积和强的催化功用。所以此种掺杂法可使得制备出的纳米复合材料比表面积显着增大，更有利于电子搬迁或储能、储氢空间的扩展以及催化活性的增强。 Kou等经过热膨胀氧化石墨制备出功用化石墨烯片，用Pt的前体H2PtCl6·xH2O处理得出均匀直径约为2 nm巨细的Pt催化剂纳米粒子。选用浸渍法将此Pt纳米粒子均匀地掺杂到此功用化石墨烯片(FGSs)上，取得FGSs-Pt纳米粒子复合材料，故此纳米材料具有更大的比表面积，更好的氧化复原功用且比一般的商业催化剂具有更安稳更优秀的催化功用。 Chao等运用溶液混合法别离制备了Au、Pt、Pd与石墨烯掺杂的纳米复合材料。将这些贵金属(Au、Pt、Pd)的前体(HAuCl4·3H2O、K2PtCl4、K2PdCl4)水溶液和乙二醇都加到经超声后的氧化石墨水溶液中，最终得到金属粒子掺杂的石墨烯纳米复合材料。 2.1.3化合物掺杂法 石墨烯一般状况是由氧化石墨制备成的。氧化石墨具有准二维层状结构，片层上赋有较多极性含氧官能团，易于同具有较高表面活性的纳米氧化物或其它化合物结合，可生成化合物掺杂的氧化石墨烯(GO)复合材料。 Chen等使用调理溶液pH值，反响温度等的液体插入法，经过静电效果，使金属阳离子及其配离子经过静电吸附到氧化石墨烯层间活性基团上，在低温下快速沉积成功制备出了针状的MnO2掺杂的石墨烯插层纳米复合材料，此复合材料电化学功用有了很大进步，跟着MnO2掺杂量的不同，电容量巨细也不同，GO可进步MnO2的分散性，其协同效果使电化学功用得到必定程度的进步。 Cao等选用溶剂热法，用二甲基亚砜作为溶剂，此二甲基亚砜既是溶剂更是作为复原剂，可复原氧化石墨烯，合成了纳米CdS掺杂的石墨烯复合材料，此CdS在石墨烯表面的分散性较好且粒径较小。 2.1.4碳质材料掺杂法 试验证明石墨烯是一种较好的超级电容器碳材料，其理论比表面积很大，但会在枯燥后失掉层间的水以及其它溶剂，然后发作层与层之间的叠层以及聚会等现象。 为了处理枯燥后石墨烯叠层和聚会的发作，经过掺杂碳纳米管到石墨烯层间，即碳纳米管上的官能团与石墨烯上的官能团彼此发作反响，使得碳纳米管接枝在石墨烯表面，使得石墨烯层与层之间彼此分脱离，然后到达进步石墨烯枯燥后的比表面积。 Dimitrakakis等规划了一种石墨烯和碳纳米管掺杂的复合结构，，用蒙特卡洛办法计算出，此结构的储氢才能只稍微低于美国能源部标准45g/L。一起研讨石墨烯的储氢功用，也对提醒在其表面的吸附方式有着重要意义。 葛士彬用肼做复原剂，复原氧化石墨水溶液，成功将碳纳米管掺插到石墨烯层间，制得碳纳米管/石墨烯纳米复合材料，把其做成电极片测验其电容功用。 三、结语 石墨烯从一个新生儿敏捷成为科学界的新宠，其优异功用逐步被开掘，运用范畴也不断地被开发。这些掺杂法制备出的纳米复合材料运用广泛，首要在超级电容器、传感器、储氢方面以及生物医学等范畴杰出。 但石墨烯的开展也存在一些问题，例如，该怎么大规模制备高质量石墨烯，使其不会发生较多的褶皱，以及怎么坚持其安稳的分散性，使其层间剥离后，不会从头堆积成多层的石墨烯片或是复原回石墨。此外，一些石墨烯的其它功用现在还不清楚，如磁性、光学功用等。因而往后应着力于开辟石墨烯和其它学科范畴的穿插，探究石墨烯功用化及一些其它新功用。 节选自：《化工发展》   作者：张紫萍，刘秀军，李同起，胡子君

 钨基复合材料制备电触头的特色     高能球磨法在制备铜基电触头复合材料的技术中对电触头的安排结构、力学功能和导电功能的影响,并对复合材料粉末中B4C颗粒的描摹、粒度以及在铜基体中的散布状况进行了研讨.实验结果表明,高能球磨法对改动增强颗粒的描摹、改进增强颗粒体的散布均匀性十分有用,并且能够有用地进步触头材料的硬度和耐磨性.     钨基复合材料制备电触头的特色：钨铜、碳化钨铜是以金属钨或碳化钨作为骨架，而将铜充填于骨架的孔隙内组成复合材料，其高熔点骨架确保触头的耐压强度、抗电弧烧蚀，铜不只进步导电、导热和改进制作功能，并且在电弧高温蒸腾时可吸收很多电弧热量，改进运用条件和下降电蚀效果。钨铜等电工合金以其高密度、高导热率、高强度和硬度、低电阻率、低热膨胀系数，且耐电弧烧损性，抗熔焊性、抗电蚀性等功能在电触摸材料和电极材料使用上的优点是其它材料在短期内无法代替的。     触头基体和铜面的结合面是靠钨和铜两元素彼此分散进去的，两者的结合强度十分高，在高温电弧效果下不开裂(40.5KV 630A，电弧温度大约3000度)。基面(钨铜，钼铜，铜钨碳化钨)做

铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体，以金属、非金属颗粒、晶须或纤维为增强体的非均质混合物，在航空航天、汽车工业等范畴得到广泛的运用。因为选用粉末冶金法可使增强体以恣意份额添加到复合材料基体中，增强体也易于在微观上构成更均匀的散布，且烧结温度低，界面反响简单操控；一起，材料的功能和稳定性显着优于其他办法制备的材料，所以粉末冶金法成为现在制备铝基复合材料最常用的一种工艺。 　　粉末冶金法制备复合材料的详细工艺包含以下几个过程。　　　　一．混粉。　　　　一般混粉的办法有普通干混、球磨及湿混。在这三种混粉办法中，普通干混及湿混简单呈现增强体散布不均匀及很多的聚会、分层等现象，一般较为常用且有用的是球磨。　　　　二．粉末预压。　　　　在混粉完毕后，即进行粉末预压处理。粉末预压成形办法主要有冷压和冷等静压。比较之下，冷压是最为经济、常用的粉末预压成坯法。在铝合金粉末预压后，一般要求预压坯密度为复合材料密度的７０％～８０％，以利于脱气阶段气体的逸出。因为铝粉和增强体简单吸附水蒸气并氧化，粉末生坯在加热过程中将开释很多的水蒸气、、二氧化碳和气体。因而，生坯在热加工前应通过除气处理，防止制品中呈现气泡和裂纹；除气温度一般应等于或许稍高于随后的热压、热加工变形和热处理温度，以防止压块中残存的水和气体形成材料中产生气泡和分层。可是假如温度过高，铝合金中其它一些元素或许呈现烧损，还会使合金中起强化效果的金属间化合物集合、粗化，下降材料的功能。　　　　三．固化。　　　　在粉末除气后，对其进行细密化处理，即烧结、热压、热等静压及热揉捏松懈的粉末或预压的粉末。在保证低本钱和高生产率的情况下，通过单轴冷揉捏成坯，通过除气后，以必定速率升至必定的温度，并依照必定的揉捏比进行热揉捏，再进行后期的热处理，得到终究的材料。这种将粉末冶金与后续细密化处理（如揉捏、轧制等）结合起来的粉末成形工艺，使粉末可以在短时高温、高压效果下发作塑性变形，进而完成粉末颗粒间的结合，这种工艺在现在粉末冶金法制备铝基复合材料的研讨中运用较多。与惯例的粉末冶金法比较，揉捏过程中粉末颗粒除遭到三向压应力外，沿揉捏方向还接受巨大的剪切力，其表面的氧化膜破碎后进一步增强了相邻粉末颗粒间的结合强度，安排结构细微均匀且成分偏析少，增强体颗粒无显着聚会，有利于其在基体中的散布，此外这种办法无需烧结，减少了制备工序，下降了本钱。比较高本钱的热等静压工艺，粉末热揉捏工艺归纳优势更为显着，可直接得到物理和力学功能优异的材料。

麻省理工学院机械工程系终身教授方绚莱博士参与开发的微型晶格纳米架构材料，在全球知名的《麻省理工学院技术评论》评选的2015年十项可能改变世界的技术中，如今，基于这项颠覆性技术，方绚莱回国创业，力争弥补我国在功能性复合材料领域的空白。该技术所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金属和陶瓷等材料，新技术通过改变材料结构提升性能，使材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量。中国粉体网讯　　“同样体积的铝球和铁球，同时从楼顶自由落下，哪个先落地?”使用全球最前沿的微纳米架构材料技术之后，答案可能是纸球。 由麻省理工学院(MIT)机械工程系终身教授方绚莱博士参与开发的微型晶格纳米架构材料，在全球知名的《麻省理工学院技术评论》评选的2015年十项可能改变世界的技术中，排名第二，全球仅有美国和欧洲的数支团队掌握该技术。如今，基于这项颠覆性技术，方绚莱回国创业，力争弥补我国在功能性复合材料领域的空白。日前，方绚莱在京受访时解释了这项颠覆性技术。他表示，该技术所用的材料都是以往所熟悉的塑料、金属和陶瓷等材料，新技术通过改变材料结构提升性能，使材料在拥有原本高强度、高硬度的同时，大幅减轻重量。 实现该材料结构的生产，目前主要采用一项先进的微纳米打印技术层层构建起来，但规模化生产仍然是难题。方绚莱说，希望在不断加大研发的基础上，解决产能瓶颈，达到规模效应。预计将在3-5年的时间内可以见到这项新材料的规模化应用。他表示，可以想象，这项技术在汽车、高铁、医疗等领域都将拥有非常广阔的应用前景，并对相关工业产生巨大影响，颠覆复合材料的生态体系。 业内人士称，国内新材料产业与国际先进水平仍存在较大差距，颠覆性技术的研发与投资将有助于提升国内新材料及先进制造业技术水平。

一、前语钨铜复合材料因为本身的许多优秀特性，现在已广泛运用于大容量真空断路器和微电子范畴［1～4］。钨具有高的熔点、低的线膨胀系数和高的强度；铜具有很好的导热功能和导电功能。两种金属各有所长，但钨、铜互不相溶，通过粉末冶金技能制作的钨铜复合材料兼具钨、铜的优势，能够满意许多范畴材料的运用要求。例如钨的抗熔焊功能和抗腐蚀才能好，铜的导电功能好，两者结合用于真空断路器，能够满意真空断路器大容量开断要求；钨的线膨胀系数小，铜的导热功能好，钨铜复合材料用作大规模集成电路和微波器材中的散热元件，能够有用削减因散热缺乏和线膨胀系数差异导致的应力问题，延伸电子元件的运用寿命。因为钨和铜互不相溶，所以用传统的烧结办法制作全细密度钨铜复合材料会遇到许多困难，通过各国科研人员的尽力，发明晰许多办法加工细密的钨铜复合材料［5～17］。本文在全面调研的基础上总述了国内外有关文献的研讨成果，具体叙说各种技术及其特色，以供参阅。二、钨铜复合材料的制备技术钨、铜的熔点相差很大，钨的熔点高于铜的沸点且钨铜不互溶，一般的冶炼办法难以加工钨铜复合材料，现在只要粉末冶金办法才能使钨铜复合材料制作成为实际。其制取办法首要分为两大类熔渗法和直接烧结法。近年来，因为纳米技能的飞速开展，直接烧结法取得了很大的开展。（一）熔渗法熔渗法分为高温烧结钨骨架后渗铜和低温烧结部分混和粉后渗铜两种办法。1、高温烧结钨骨架法高温烧结钨骨架法的典型技术如下此种办法能够制得相对密度>99.2%的钨铜材料［5］。因为选用高温烧结，所以W复原很充沛，低熔点杂质及难复原的贱价氧化物都能够通过蒸发和热分化除掉。钨铜材料的含氧量较低、纯度较高，高温烧结办法适宜于制作铜的质量分数［φ（Cu）］不大于15%的钨铜材料。运用高温烧结法制作的材料相对密度高，归纳功能好。高温烧结钨骨架法的仅有缺陷是加工技术周期长且杂乱，加工本钱较高。2、部分混合粉烧结渗铜法部分混合粉烧结渗铜法的技术大致有以下两种此种办法技术流程简略，适宜于制作φ（Cu）>20%的钨铜复合材料。这种办法加工的钨铜材料，铜沿着钨晶界散布，钨骨架强度不如高温烧结法，如用此法作为断路器中的触头材料，易发作烧蚀现象。此法对原材料成分要求较高，不然产品会含有较多的杂质和气体。b.文献［6］介绍了超细钨粉的打针成形技术和熔渗技术，技术流程如下这种技术加工的W10%Cu和W20%Cu相对密度均大于99%，运用打针成形技术能够制取形状杂乱的零部件。此技术中熔渗烧结时刻对产品的功能影响较大，跟着熔渗时刻的添加，产品的相对密度、硬度、强度均有所提高，但超越某临界值后功能反而下降。这是因为超细粉的烧结机理所决议的，超细粉的熔渗烧结进程中呈现固溶析呈现象。（二）直接烧结法望文生义，直接烧结法是将所需成分的钨和铜的混合粉限制成形后直接烧结制得产品。依据所用混合粉制取办法的不同，首要有混合氧化物共复原法和机械合金化等技术；按粉末粒度巨细不同，机械合金化粉又分为一般机械合金化粉和机械合金化纳米粉；别的还有液相活化烧结法。曾经这种技术烧结后得到的钨铜材料密度较低（相对密度小于97%）尤其是φ（Cu） 25%的钨铜材料，相对密度简直能够到达99%，但关于φ（Cu）

铝青铜化学成份铜 Cu 其他铅 Pb≤0.02(杂质)镍 Ni4.0～5.0铝 Al8.5～10.0铁 Fe4.0～5.0锰 Mn0.8～2.5硅 Si ≤0.15(杂质)碳 C≤0.10(杂质)硬度 ≥1570HB铜的熔点为1083摄氏度，要铸出青铜，焚烧温度须到达1200摄氏度青铜原指铜锡合金，后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜，并常在青铜名字前冠以榜首首要增加元素的名。锡青铜的铸造功能、减摩功能好和机械功能好，合适於制作轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛运用的轴承材料。铝青铜强度高，耐磨性和耐蚀性好，用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高，导电性好，适於制作精细绷簧和电触摸元件，铍青铜还用来制作煤矿、油库等运用的无火花东西。

钨铜复合材料因结合了钨和铜的许多优秀的特性（如钨的高熔点，底线膨胀系数和高强度，铜的杰出的导电和导热性），而具有杰出的导热和导电性，耐电弧侵蚀性，抗熔焊性和耐高温抗氧化等特色，现在现已广泛使用于电力，电子，机械，冶金等职业  钨铜合金材料自20实践30年代面世以来，在很长一段时间内首要用作各类高压电器开关的电触头。正是因为钨铜复合材料高的耐压强度和耐电烧蚀功能，使高压电器开关中不行短少的要害材料。到了60年代，钨铜材料作为电阻焊和电制作的电极和航天技术中触摸高温燃气的高温材料逐渐得到使用，可是知道80年代，跟着钨铜材料加工技术的改善及质量的进步，钨铜复合材料才得到比较广泛和成熟的使用。20世纪90年代，跟着大规模集成电路和大功率电子器件的开展，钨铜材料作为升级换代的产品开端大规模地用做电子封装和热沉材料。伴跟着钨铜材料每一次心使用的开发，一起也促进了钨铜材料新的制取技术的不断开展。可是，钨铜材料是一种典型的假合金，因钨和铜不相溶，烧结全细密化困难，空地度较大，故对材料的导热导电功能，气密性和力学功能等有很大的晦气影响。选用传统的粉末冶金技术所制备的钨铜契合材料存在显微安排粗大，剩余空地度大；材料微观安排的均匀化不完全，产品的形状，巨细受到限制等问题，然后不能最大极限的发挥材料的潜力