碳化硅磚具有高度的共價(jià)鍵結(jié)合特性(共價(jià)鍵占有率為90%),故有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,同時(shí)略次于金剛石的硬度也使其具備了優(yōu)良的耐磨性,此外碳化硅磚還有較高的高溫強(qiáng)度、高熱導(dǎo)、低膨脹率和良好的抗熱震等性能。
SiC最初被廣泛地應(yīng)用于磨料工業(yè),目前大規(guī)模生產(chǎn)碳化硅材料基本上采用電熔解法
SiO2+3c→SiC+2CO—620KJ/mo
目前在耐火材料方面主要有兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,一是以碳化硅為基的耐火材料系列:二是作為添加劑改善氧化物耐火材料的性能。作為添加氧化鋁基(AL2O3)耐火材料系統(tǒng)中,將改善鋁質(zhì)耐火材料的耐火度、高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性,尤其是抗熱震性能的提高。
碳化硅磚是共價(jià)鍵性極強(qiáng)的化合物,在高溫狀態(tài)下仍可以保持高的鍵合強(qiáng)度,強(qiáng)度降低不明顯,高溫變形小,且導(dǎo)熱性好,熱膨脹系數(shù)小,熱震穩(wěn)定性好。由此,碳化硅材料被認(rèn)為是一種很優(yōu)異的高溫結(jié)構(gòu)材料和耐火材料。但是,碳化硅磚是一種非氧化物材料,在高溫、氧化條件下,不可避免的帶來氧化問題
雖然SiC的氧化產(chǎn)物,SiO2保護(hù)膜,可以阻止氧化的進(jìn)一步發(fā)生但是約在800℃—1140℃SiO2膜會(huì)因相變而產(chǎn)生體積變化,從而使其結(jié)構(gòu)變得疏松,氧化保護(hù)作用驟減:另外,在一定條件下,SiO2保護(hù)膜還無法形成。這都將導(dǎo)致碳化硅材料的使用性能降低,影響它的使用壽命。
碳化硅磚在普通條件下(如大氣1000℃-2000℃)具有較好的抗氧化性能,這是由于在高溫條件下,碳化硅材料表面形成了一層非常薄的、致密的、與基體集合牢固的SiO2膜,氧在SiO2氧化膜中的擴(kuò)散系數(shù)非常小,因此碳化硅材料的氧化非常緩慢。碳化硅材料在這種富氧條件下的緩慢氧化稱為惰性氧化。但在某些條件下,如在足夠高的溫度下或較低的氧分壓下,SiC轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性的SiO2保護(hù)膜被環(huán)境腐蝕,這將導(dǎo)致碳化硅材料被快速氧化,即產(chǎn)生活性氧化。而碳化硅材料在使用過程中經(jīng)常會(huì)遇到這種環(huán)境。