碳化硅色泽及特性

     

     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%15R型;黑碳化硅也以6H型为主,但含有较多的15R4H.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SiC(石墨状)、Fe2O3MgOAl2O3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 MPa6.2~8.0

        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SiO2Fe2O3,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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