今天是星期
020-87748917 / 87226359 hwnano@xuzhounano.com / xuzhounano_sun@126.com

Contact us immediately

联系我们
在线客服

回到顶部

SiC碳化硅晶须增强增韧机理及其应用领域

来源:广州宏武材料科技有限公司     发布时间:2017-11-02浏览量:

      微米碳化硅晶须,粒度D 0.05~2.5μm,长径比≥20,纯度99+,灰绿色. 碳化硅晶须是一种高强度胡须状(一维)单晶体,具有高强、高模等诸多优良的机械性能,被广泛应用于金属基、陶瓷基复合材料中。主要用于陶瓷dao具、宇航领域的高温元件,主强轴承 座、大型泥浆泵等。

物理特性:为立方晶型,和金刚石同属一种晶型。
化学特性:抗磨,耐高温,特别耐热震,耐腐蚀,耐辐射。
用途应用:高档陶瓷轴承、模具、高压射流喷咀、耐高温涂层等。


      碳化硅晶须作为增强组元加入塑料基体、金属基体或陶瓷基体起到增强和增韧的作用,利用Sic材料的高热导、高绝缘性、在电子工业中作大规模集成电路的基片和封装材料。作为信息光学材料在电视显示、现代通信、网络等领域具有很高的应用价值。
 
      SiC晶须是一种高度取向性的短纤维单晶体,晶须内化学杂质少,晶体结构缺陷少,结晶成分均一,其强度接近原子间的结合力,是最接近于晶体理论强度的材料,具有很好比强度和比弹性模量。SiC晶须的熔点为2700°C以上,密度为3.21g/cm3,抗拉强度为2100kg/cm2,弹性模量为4.9×104kg/cm2

      碳化硅具有金刚石结晶结构,这是由于形成SiC的碳元素和硅元素,属于元素周期表中IVA的SP元素,这些元素形成结晶时,SP-排列稳定化,由于转化,晶格改变为能量更大的稳定性SP3排列,存在着牢固的共价键,键的共价特性和高强度,决定碳化硅具有一定的能量和机械强度。SiC的Mobs硬度达到9.5,仅次于金刚石。晶须是具有一定长径比的短纤维状单晶体,比颗粒状晶体有更多的优点,下表为几种常见晶须的性能比较:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

晶须名称
晶须直径
D(um
晶须长度
L(um
密度
g/cm3
耐受温度
°C
模量
GPa
抗拉强度
GPa
硬度
Mobs
β-Sic
0.05-0.2
10-40
3.2
2960
480
20.8
9.5
a-SiC
0.1-1.0
50-200
3.2
1800
392
12.9-13.7
9.2-9.5
β-Si3 N4
0.5-1.5
10-100
3.2
----
----
------
------
a-Si3N4
0.1-0.6
50-300
3.2
1900
377
13.7
9.0
Al2o3-BO
0.5-1.0
10-30
2.9
1450
400
8.0
7.0
K2TIO2
0.4-1.4
10-100
3.3
1350
280
5.7
4.0
   

从表中不难看出:SiC晶须比其它晶须具有更高的硬度、模量、抗拉强度和耐高温强度。

 
SIC晶须增强增韧机理
      SiC晶须作为第二相粒子均匀分布在致密的机体材料中,能与机体很好的相匹配,经高温成型后,由于晶须和机体材料的热膨胀系数不同,使得晶须和机体材料界面间产生剩余应力,复合材料在受外力产生微裂纹后,裂纹端部的应力伸展到晶须和基体界面时就会同此残余应力发生作用,晶须和基体界面的残余应力就会部分的或全部的吸收外加应力。这样,晶须就通过“桥联”、“裂纹偏转”、“晶须拔出效应”和“断晶作用”来阻止微裂纹的进一步扩展,从而起到增强、增韧机体材料的作用,使该复合材料具有很高的韧性和机械性能。由于SiC晶须在高温时具有很好的稳定性,所以,其增强、增韧的复合材料在1000°C以上时仍能保持良好的力学性能.


SIC晶须增强增韧的适用范围
      碳化硅晶须是金属基、陶瓷基、高分子聚合物基复合材料增强增韧的最好的材料,其应用领域及范围如下:

应用领域
应用范围
国防
改进的装甲、轴承、发动机燃烧器。高性能雷达天线材料和红外线整流罩,低能见性部件,直升机和喷气飞机零件
环保
用于处理苛刻环境的环保系统和部件,过滤器和洗涤器,辐射管和燃烧炉、废水处理系统
航空
轴承、燃烧器电池,燃料系统和阀门,高温电力辅助构件,诸如启动机上的地重量旋转部件,封盖,骨架、保温系统,透平机部件
汽车
催化剂转化器,驾驶系统零部件,固定边界的同流加热器,燃烧喷射器。地热排泄的内燃机及其他热机零件,阀门和阀门座
化工
促发器和点火器,机械封盖、喷嘴、辐射管和燃烧器,同流加热器,汽油重整裂化器、耐火材料、阀门
电子工业
高性能多层集成块封装,多层电容器,压力和气体传感器,衬底
能源
轴承、陶瓷汽轮机、废热发电装置,过滤器(空气净化),电池(固体氧化物)高温结构部件,流量控制阀,石油精炼加热器
生物陶瓷
人造牙齿、骨头、关节

 


分享到: