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碳化硅冶炼炉的透气性对产品的重要性

时间：2016-10-20 作者：91再生来源：91再生网

　　碳化硅的莫氏硬度为9.2，威氏显微硬度为3000--3300公斤/毫米2，努普硬度为2670-2815公斤/毫米，显微硬度3300千克每立方毫米。在磨料中高于刚玉而仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。密度一般认为是3.20克/毫米3，其碳化硅磨料的自然堆积密度在1.2--1.6克/毫米3之间，比重为3.20～3.25。绿碳化硅是以碳化硅废料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。其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉。

　　碳化硅合成过程是一个复杂的过程，特别是在冶炼的中后期，是有液相和气相参与的反应。因此提高压力并不表现出积极作用，甚至会使得其反。所以冶炼炉应该要有良好的透气性。如果炉体和炉料透气性太差，炉内会形成很高的正压。这种压力会大大降低炉内反应动力，使反应能力减小，反应速度下降。从而影响冶炼炉的产量和产品的质量。炉内的正压高，会使炉芯温度不正常迅速升高，炉料的区间温差梯度加大，会造成冶炼炉中心部位有分解温度，外层无再结晶温度，阻碍了反应向正方向发展。

　　当炉内压力升到一定数值后，将会使碳化硅晶筒形成多硅结晶或富硅性熔体。由于透气不良造成的高压高热气体不能顺利转移到低温区，加快了炉芯部位碳化硅结晶的分解速度。由于大量分解，炉芯尺寸迅速扩大，必然使炉芯电阻很快变小，导致冶炼送电电流很快上升。使供电变压器的调压档位不够使用。逼迫提前退出运行，无法维持冶炼的正常进行。减少了送电量，即影响产品的产量又影响产品的质量。

　　碳化硅废料呈绿色，晶体结构，硬度高，切削能力较强，化学性质稳定，导热性能好。碳化硅废料主要标准有：国标、日标、欧标。市场上主要以国标和日标为主流，出口则以日标为主。碳化硅废料是指利用JZFZ设备来进行超细粉碎分级的微米级碳化硅粉体。碳化硅废料主要为1200#和1500#为主，由于碳化硅废料主要用于磨料行业，所以对微粉的分级有特殊要求，微粉中不能有大颗粒出现，所以为达国际和国内产品要求，一般生产都采用JZF分级设备来进行高精分级。国内碳化硅废料主要为黑碳化硅废料和绿碳化硅废料。

　　碳化硅表面双层碳膜制备方面取得了新进展。研究人员以四氯化碳为氯气源和碳源，通过碳化物衍生碳（CDC）过程和化学气相沉积（CVD）法，成功地在碳化硅表面制备出了双层碳膜。该双层碳膜分别由通过对碳化硅氯化形成的CDC亚表层和对四氯化碳热解形成的CVD表层构成。温度对该双层碳膜形成有重要作用。由于CDC过程的氯化率远高于CVD过程的沉积速率，因此CDC层比CVD层更厚。

　　研究人员认为，可以通过引入氢气以及低温蒸发四氯化碳的方法降低CDC层的厚度。该双层碳膜的形成机制为碳化硅的氯化和CVD层的形成，这两个过程同时发生而又相互竞争。该双层碳膜可作为比CDC更好的界面涂层应用于金属基复合材料中，也可作为机械密封件的润滑涂层。

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