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氮化硅和碳化硅区别,氮化硅与碳化硅性能对比

更新时间  2023-09-21 阅读 106

硅在地壳中的含量仅次于氧,占地壳总质量的26.3%,是一种具有半导体性质的元素,故有时也称为半金属或准金属。硅相当活泼,自然界中不存在游离态的硅。硅主要以与氧结合成的硅酸盐矿物或二氧化硅的形式存在。与碳相似,硅也能够与某些非金属元素形成熔点高、硬度大的共价型化合物,其中碳化硅(sic)和氮化硅(Si3N4)就是典型代表。

碳化硅为无色晶体,俗称金刚砂,工业上由石英砂与过量焦炭在2000~2500℃高温下反应制得,它具有类似金刚石的结构,硬度接近金刚石,是应用广泛的工业磨料。若在其中掺入某些杂质元素也会成为半导体,作为高温半导体可用于电热元件。它有很好的热稳定性和化学稳定性,机械强度高而热膨胀系数低,也大量用于高温结构陶瓷材料。把含有机基团的硅烷进行高温热解,可制得机械性能良好的碳化硅陶瓷纤维。

氮化硅是一种新型陶瓷材料,是灰白色固体,与碳化硅一样具有高度热稳定性和化学稳定性,摩擦系数只有0.1~0.2.相当于加油润滑的金属表面,硬度仅次于金刚石和立方氮化硼。它的更大应用领域也是作为高温结构陶瓷材料。将少量三氧化二铝加入到氮化硅中,可以制成一种新型陶瓷,其商品名称为塞龙(sialon)。塞龙陶瓷已广泛用于燃气轮机叶片、机器外壳、发动机部件、火箭尾部喷嘴、轴承及切割工具等。

氮化硅和碳化硅区别,氮化硅与碳化硅性能对比

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1、碳化硅

碳化硅俗称金刚砂,一般系用硅石和焦炭混合后通电反应制成的。碳化硅成分为SiC,因含杂质而呈现绿、黑和黄等颜色。工业上按色泽分为绿碳化硅和黑碳化硅两类,其SiC含量分别为≥99%和98.5%.碳化硅是一种共价键化合物,原子间结合力强,具有高熔点、高硬度、高强度和低膨胀性、高热导性、高导电性、强化学稳定性,因此是良好的耐火材料原料。但是,在氧化气氛下,碳化硅易氧化,只有形成SiO2保护膜时,方能减缓氧化。

2、氮化硅

氮化硅的分子式为Si3N4.晶型有α-型和β-型两种,均为六方晶系。氮化硅为灰色,Si3N4含量为98.5%,游离硅1.5%。其熔点为1900℃(升华分解),强度高,热膨胀性小,有韧性,抗侵蚀性强。氮化硅系用氮气将硅粉氮化后经烧结而成。主要用于高级耐火材料中。