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Siliconcarbide crystals have a tetrahedral structural unit similar to diamond, and arecompounds composed mainly of covalent bonds. Silicon carbide crystals arestable in nature, second only to diamond in hardness (Mohs hardness 9), alsoknown as emery. Because of its extraordinary hardness, silicon carbide crystalsare mainly used to make abrasives and partly to produce silicon carbideceramics.
Ourcompany's silicon carbide ceramics use black SiC grains as the main rawmaterial, through reasonable particle distribution, adding industrial Si andother special additives, after high temperature sintering.
Siliconcarbide ceramics have the following characteristics: high hardness, good wearresistance, good thermal shock stability, good oxidation resistance, chemicalresistance, etc. They are particularly insensitive to abrasive attack angles.
According to different raw material ratios anddifferent sintering processes, silicon carbide ceramics are mainly divided intofour types:
ClaybindingSilicon carbide ceramics
Siliconoxide combined with silicon carbide ceramics
Siliconnitride combined with silicon carbide ceramics
Reactionsintering and recrystallization silicon carbide ceramics
類別 | 粘土結合碳化硅陶瓷 | 氧化硅結合碳化硅陶瓷 | 氮化硅結合碳化硅陶瓷 | 反應燒結碳化硅陶瓷 |
材料理化指標 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐壓強度(MPa):≥98 常溫抗折強度(MPa):≥20 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥15 使用溫度(℃):1650 線膨脹系數(1000℃):4.6×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗熱沖擊（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐壓強度(MPa):≥120 常溫抗折強度(MPa):≥25 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥20 使用溫度(℃):1650 線膨脹系數(1000℃):4.7×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗熱沖擊（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥72 Si3N4含量（%）:≥20 密度（g/cm3）:≥2.65 莫氏硬度:9.0 耐壓強度(Mpa):≥160 常溫抗折強度（Mpa）:≥45 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥45 使用溫度(℃):1450 線膨脹系數(1200℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0005g 抗熱沖擊（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥81 Si含量（%）:≦19 密度（g/cm3）:≥3.0 莫氏硬度:9.0 常溫抗折強度(MPa):≥200 高溫抗折強度（1200℃，Mpa）：≥230 使用溫度(℃):1350 線膨脹系數(1000℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗熱沖擊性能：差 |
生產過程 |
以碳化硅為主要原料，通過合理的粒度配比，以粘土為結合劑，經過混煉、成型、干燥、高溫燒結而成。
| 以碳化硅為主要原料，通過合理的粒度配比，添加氧化硅粉、氧化鋁粉及粘合劑，經過混煉、成型、干燥、高溫燒結而成。 | 以碳化硅為主要原料，通過合理的粒度配比，添加金屬硅粉，經過混煉、成型、干燥后，在專門的氮氣氣氛爐窯中燒結而成，其間氮與硅反應生成氮化硅結合相。 | 將α-SiC粉和石墨按比例混勻，經干壓成型，獲得碳化硅陶瓷原胚體，將原胚體放入真空反應燒結爐中滲硅燒結，硅與石墨反應生成β-SiC作為粘結相，從而得到致密的反應燒結碳化硅陶瓷。 |
性能特點 | 硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕、抗熱震性能最好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕、抗熱震性能較好。 | 強度高、硬度高、化學性能穩(wěn)定、耐高溫、抗氧化性好、抗熱震性能好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性強、抗熱震性能差。 |
用途 | 普通耐磨用途，彎頭、高溫爐煙管道、煤粉分配器、可調縮孔、圓風門、風機殼。 | 普通耐磨用途，彎頭、高溫爐煙管道、煤粉分配器、可調縮孔、圓風門、風機殼。 | 較高強度要求耐磨用途，砌筑高爐爐襯、高溫爐煙管道內襯、煤粉燃燒器內襯、循環(huán)流化床鍋爐旋風分離器、物料管道內襯、漿液泵泵殼內襯及葉輪。 | 很高強度要求耐磨用途，脫硫噴嘴、機械密封件、旋流器內襯、高溫風機葉片及機殼。 |
Performancecomparison between silicon carbide ceramics and other materials
Comparison table ofstructure and performance of several wear-resistant materials
項目 | 氧化硅結合碳化硅陶瓷 | 氧化鋁陶瓷 | 高鉻鑄鐵（雙金屬） | 碳化硅膠泥+龜甲網 |
結構 |
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材料理化指標 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 常溫抗折強度(MPa):≥25 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥20 | 氧化鋁含量（%）：≥95 密度（g/cm3）:≥3.6 洛氏硬度(HRA)：≥80 常溫抗折強度（Mpa）：≥290 | Cr含量（%）：23.0～28.0 密度（g/cm3）:≥7.9 內壁硬度（HRC）：≥50 抗拉強度（Mpa）：≥441 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.8 內壁硬度（HRC）：60-80 常溫抗折強度（Mpa）：≥10 |
磨損率 | 1-1.5毫米/萬小時 | 1.5-2毫米/萬小時 | 2-5毫米/萬小時 | 2-5毫米/萬小時 |
優(yōu)點 | 硬度高、熱震穩(wěn)定性好、 對沖擊角度不敏感、整體套裝，不易脫落。大批量生產效率高。 | 硬度高、耐腐蝕，單件、小批量生產效率高，使用方便、靈活。 | 彎頭整體強度高、可靠性高。適合單件生產及批量生產。 | 造價低，使用靈活、方便。適合單件生產及批量生產。 |
缺點 | 單件生產成本較高、生產周期長、不適合單件生產。 | 對攻角比較敏感，不適合耐垂直沖刷的場合、抗熱震性能差、使用過程中容易脫落。 | 對攻角比較敏感、耐磨性能一般、密度較大。 | 對攻角比較敏感、強度低、耐磨性能一般、容易脫落。 |
Test results of volume erosion rate (mm3/g) ofsilicon carbide ceramics, carbon steel, alumina ceramics, and high-chromiumcast iron at five angles of attack
Note:From the "Corrosion and Erosion Test Report of SiC Materials" byShenyang Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences
(Erosionmaterial: silicon carbide sand, erosion speed: 32m/s)
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