碳化硅色泽及特性
纯碳化硅是无色透明的结晶,工业碳化硅则有雾色、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。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。其中从雾色的直到深绿色的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,能使结晶呈棕黑色或黑色;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(见表2-3-1).碳化硅色泽及特性
表2-3-1 SiC晶体色泽与结构类型间的统计关系
试样色泽
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物色
浅绿色
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绿色
深绿色
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黄色
黄绿色
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蓝色
蓝绿色
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黑色
半透明
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黑色
不透明
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各种晶体所占比例/%
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15R
6H
4H
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0
100
0
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25
70
5
|
85
10
5
|
40
45
15
|
40
30
30
|
10
20
70
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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
表2-3-2 各色碳化硅结晶的化学成分
色泽
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黑色晶体
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绿色晶体
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黄色晶体
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化学成分/%
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SiC
Al2O3
Fe
CaO
S
C
F. Si
F. SiO2
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96.41
0.31
0.22
0.21
0.09
2.64
0.08
0.32
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97.81
0.18
0.21
0.63
0.09
1.27
0.42
0.31
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98.63
1.17
0.09
0.32
0.34
0.29
0.31
0.28
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比重
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3.217
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3.214
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3.219
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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。
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。碳化硅色泽及特性
碳化硅的电学性质
温度℃
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0
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100
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200
|
300
|
400
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α-SiC单晶体
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2.118
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2.666
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3.214
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3.763
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4.310
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商品SiC
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100~200℃间,膨胀系数为(5.68+0.11)×10-6℃-1
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