Siliconcarbide crystals have a tetrahedral structural unit similar to diamond, and arecompounds composed mainly of covalent bonds. Silicon carbide crystals arestable in nature, second only to diamond in hardness (Mohs hardness 9), alsoknown as emery. Because of its extraordinary hardness, silicon carbide crystalsare mainly used to make abrasives and partly to produce silicon carbideceramics.
Ourcompany's silicon carbide ceramics use black SiC grains as the main rawmaterial, through reasonable particle distribution, adding industrial Si andother special additives, after high temperature sintering.
Siliconcarbide ceramics have the following characteristics: high hardness, good wearresistance, good thermal shock stability, good oxidation resistance, chemicalresistance, etc. They are particularly insensitive to abrasive attack angles.
According to different raw material ratios anddifferent sintering processes, silicon carbide ceramics are mainly divided intofour types:
ClaybindingSilicon carbide ceramics
Siliconoxide combined with silicon carbide ceramics
Siliconnitride combined with silicon carbide ceramics
Reactionsintering and recrystallization silicon carbide ceramics
类别 | 粘土结合碳化硅陶瓷 | 氧化硅结合碳化硅陶瓷 | 氮化硅结合碳化硅陶瓷 | 反应烧结碳化硅陶瓷 |
材料理化指标 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐压强度(MPa):≥98 常温抗折强度(MPa):≥20 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥15 使用温度(℃):1650 线膨胀系数(1000℃):4.6×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗热冲击（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐压强度(MPa):≥120 常温抗折强度(MPa):≥25 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥20 使用温度(℃):1650 线膨胀系数(1000℃):4.7×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗热冲击（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥72 Si3N4含量（%）:≥20 密度（g/cm3）:≥2.65 莫氏硬度:9.0 耐压强度(Mpa):≥160 常温抗折强度（Mpa）:≥45 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥45 使用温度(℃):1450 线膨胀系数(1200℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0005g 抗热冲击（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥81 Si含量（%）:≦19 密度（g/cm3）:≥3.0 莫氏硬度:9.0 常温抗折强度(MPa):≥200 高温抗折强度（1200℃，Mpa）：≥230 使用温度(℃):1350 线膨胀系数(1000℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗热冲击性能：差 |
生产过程 |
以碳化硅为主要原料，通过合理的粒度配比，以粘土为结合剂，经过混炼、成型、干燥、高温烧结而成。
| 以碳化硅为主要原料，通过合理的粒度配比，添加氧化硅粉、氧化铝粉及粘合剂，经过混炼、成型、干燥、高温烧结而成。 | 以碳化硅为主要原料，通过合理的粒度配比，添加金属硅粉，经过混炼、成型、干燥后，在专门的氮气气氛炉窑中烧结而成，其间氮与硅反应生成氮化硅结合相。 | 将α-SiC粉和石墨按比例混匀，经干压成型，获得碳化硅陶瓷原胚体，将原胚体放入真空反应烧结炉中渗硅烧结，硅与石墨反应生成β-SiC作为粘结相，从而得到致密的反应烧结碳化硅陶瓷。 |
性能特点 | 硬度高、耐磨性好、耐高温、耐化学腐蚀、抗热震性能最好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高温、耐化学腐蚀、抗热震性能较好。 | 强度高、硬度高、化学性能稳定、耐高温、抗氧化性好、抗热震性能好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化性强、抗热震性能差。 |
用途 | 普通耐磨用途，弯头、高温炉烟管道、煤粉分配器、可调缩孔、圆风门、风机壳。 | 普通耐磨用途，弯头、高温炉烟管道、煤粉分配器、可调缩孔、圆风门、风机壳。 | 较高强度要求耐磨用途，砌筑高炉炉衬、高温炉烟管道内衬、煤粉燃烧器内衬、循环流化床锅炉旋风分离器、物料管道内衬、浆液泵泵壳内衬及叶轮。 | 很高强度要求耐磨用途，脱硫喷嘴、机械密封件、旋流器内衬、高温风机叶片及机壳。 |
Performancecomparison between silicon carbide ceramics and other materials
Comparison table ofstructure and performance of several wear-resistant materials
项目 | 氧化硅结合碳化硅陶瓷 | 氧化铝陶瓷 | 高铬铸铁（双金属） | 碳化硅胶泥+龟甲网 |
结构 |
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材料理化指标 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 常温抗折强度(MPa):≥25 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥20 | 氧化铝含量（%）：≥95 密度（g/cm3）:≥3.6 洛氏硬度(HRA)：≥80 常温抗折强度（Mpa）：≥290 | Cr含量（%）：23.0～28.0 密度（g/cm3）:≥7.9 内壁硬度（HRC）：≥50 抗拉强度（Mpa）：≥441 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.8 内壁硬度（HRC）：60-80 常温抗折强度（Mpa）：≥10 |
磨损率 | 1-1.5毫米/万小时 | 1.5-2毫米/万小时 | 2-5毫米/万小时 | 2-5毫米/万小时 |
优点 | 硬度高、热震稳定性好、 对冲击角度不敏感、整体套装，不易脱落。大批量生产效率高。 | 硬度高、耐腐蚀，单件、小批量生产效率高，使用方便、灵活。 | 弯头整体强度高、可靠性高。适合单件生产及批量生产。 | 造价低，使用灵活、方便。适合单件生产及批量生产。 |
缺点 | 单件生产成本较高、生产周期长、不适合单件生产。 | 对攻角比较敏感，不适合耐垂直冲刷的场合、抗热震性能差、使用过程中容易脱落。 | 对攻角比较敏感、耐磨性能一般、密度较大。 | 对攻角比较敏感、强度低、耐磨性能一般、容易脱落。 |
Test results of volume erosion rate (mm3/g) ofsilicon carbide ceramics, carbon steel, alumina ceramics, and high-chromiumcast iron at five angles of attack
Note:From the "Corrosion and Erosion Test Report of SiC Materials" byShenyang Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences
(Erosionmaterial: silicon carbide sand, erosion speed: 32m/s)
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