纯碳化硅是无色透明的结晶,工业碳化硅则有物色、淡黄色、浅绿色、深绿色、浅蓝色、深蓝色乃至黑色,透明程度依次降低。暗色则一般将碳化硅分为黑碳化硅(国内常用代号C表示)和绿碳化硅(代号GC)两类。其中从物色的直到深绿色的SiC都归入绿碳化硅;暗蓝色的至黑色的则都归入黑碳化硅。碳化硅色泽及特性
碳化硅成色的原因还未完全清楚。一般认为,多与各种杂质的存在有关。当结晶中溶有较多的碳时,SiC结晶呈黑色;铝对SiC色泽有较大影响,能使vjiejing呈棕黑色或黑色;硼也能使SiC结晶呈黑色;铁的存在对绿碳化硅的形成无影响;有些稀土氧化物(如Ce2O3等)能是SiC结晶呈绿色或深绿色。另外,氮原子在SiC结晶中的分散,能是结晶变绿色。氮原子的浓度越大,则SiC结晶颜色越深。碳化硅色泽及特性
碳化硅的色泽与结晶类型之间有一定的统计关系。绿碳化硅基本上都是6H型,某些则含有5%~10%的15R型;黑碳化硅也以6H型为主,但含有较多的15R和4H型.碳化硅色泽及特性
SiC晶体色泽与结构类型间的统计关系
试样色泽 | 物色 浅绿色 | 绿色 深绿色 | 黄色 黄绿色 | 蓝色 蓝绿色 | 黑色 半透明 | 黑色 不透明 | |
各种晶体所占比例/% | 15R 6H 4H | 0 100 0 | 25 70 5 | 85 10 5 | 40 45 15 | 40 30 30 | 10 20 70 |
由化学成分可知,黑碳化硅所含游离Si、C(石墨状)、Fe2O3、MgO、Al2O3等杂质通常高于绿碳化硅(见表2-3-2)。但这也不是优良的,黑碳化硅中SiC含量高于绿碳化硅也是常有的事;无色透明的碳化硅也不是一定含SiC*高,而常常含有较多的SiO2。碳化硅色泽及特性
各色碳化硅结晶的化学成分
色泽 | 黑色晶体 | 绿色晶体 | 黄色晶体 | |
化学成分/% | SiC Al2O3 Fe CaO S C F. Si F. SiO2 | 96.41 0.31 0.22 0.21 0.09 2.64 0.08 0.32 | 97.81 0.18 0.21 0.63 0.09 1.27 0.42 0.31 | 98.63 1.17 0.09 0.32 0.34 0.29 0.31 0.28 |
比重 | 3.217 | 3.214 | 3.219 | |
黑、绿碳化硅的机械性质略有不同。一般认为二者相比,绿碳化硅更硬更脆,黑碳化硅则更韧而稍软。有一组对比数据:绿SiC维氏显微硬度32000~34000MPa,显微脆性指标7.5~9;黑SiC则分别为31000~328000 MPa和6.2~8.0。
绿SiC不同于黑SiC制造过程的特点在于:①采用较纯的原料;②配料中加入食盐。碳化硅耐火材料一般都选用黑碳化硅做原料,一是其韧性高,二是价格上比绿碳化硅更便宜。碳化硅色泽及特性
绿与黑碳化硅细粉主要通过化学分析识别,前者SiO2、Fe2O3,含量低,后者高。
碳化硅的电学性质
温度℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
α-SiC单晶体 | 2.118 | 2.666 | 3.214 | 3.763 | 4.310 |
商品SiC | 100~200℃间,膨胀系数为(5.68+0.11)×10-6℃-1 |
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