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碳化硅耐磨材料的結(jié)構(gòu)與性能

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自從美國人阿奇遜在1891年偶然發(fā)現(xiàn)SiC材料以來，SiC已成為人們廣泛利用的非氧化物陶瓷材料。SiC是以共價鍵為主的共價化合物，由于硅與碳兩元素在形成SiC晶體時，SiC原子中S→P電子的遷移導(dǎo)致能量穩(wěn)定的sp³雜化排列，從而形成具有金剛石結(jié)構(gòu)的SiC。因此它的基本單位為四面體。所有SiC均由SiC四面體堆積而成，所不同的是平行結(jié)合還是反平行結(jié)合。SiC大概有100種變體，如а-SiC、β-SiC、4H-SiC、15R-SiC和6H-SiC等，所有這些變形體結(jié)構(gòu)又可分為立方晶系、六方晶系、和菱形晶系。其中а-SiC、β-SiC最為常見。а-SiC是高溫穩(wěn)定型，β-SiC是低溫穩(wěn)定型。當(dāng)溫度低于1873K時，SiC以β-SiC的形式存在。當(dāng)高于1873K時，β-SiC就會漸漸變成а-SiC的各種多型體。

碳化硅陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)決定了碳化硅有耐高溫（2200K 以上）、高彈性模量、抗渣能力強、耐沖刷性能、高熱導(dǎo)、低熱膨脹、耐磨損、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、抗氧化性較強并具有較高的高溫強度。如果從效益方面來進(jìn)行分析，碳化硅用作機械密封圈來使用，是剛玉、WC -Co 類材料壽命的 3-5 倍，碳鋼材料的 20-40 倍。若作為沖蝕磨損機械襯板使用，壽命是剛玉陶瓷的 4-7 倍。已經(jīng)在石油、化工、機械、核能等領(lǐng)域大顯身手，在電子、電氣、航空航天等高新技術(shù)行業(yè)也備受青睞。因此日益受到人們的重視。

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