二碳化物类原料.ppt

（二）碳化物类原料1.碳化硅a.SiC的晶型与性质SiC为共价键化合物，属金刚石型结构，有多种变体。SiC具有稳定的晶体结构和化学特性，以及非常高的硬度等性能。b.SiC原料的合成合成SiC的方法有二氧化硅碳热还原法、碳－硅直接合成法、气相沉积法、聚合物热分解法等。利用SiC具有导电性，可用以制造高温电炉用的电热材料及半导体材料。碳化硅的硬度高，耐磨性能好，研磨性能好，并有抗热冲击性，抗氧化等性能，是非常重要的研磨材料。还可用来作为火箱发动机尾喷管和燃烧室的材料，以及高温作业下的涡轮机主动轮、轴承和叶片等零件。2.碳化硼a.碳化硼（B4C）为六方晶系，其晶胞中碳原子构成的链位于立体对角线上，同时碳原子处于充分活动的状态。具有高导热、高硬度和高耐磨性，其硬度仅次于金刚石和立方BN还具有高的抗酸性与抗碱性。b.B4C粉末的合成B4C原料粉末的主要合成方法有：硼碳元素直接合成法、硼酐碳热还原法、镁热法、BN+碳还原法、BCl3的固相碳化和气相沉积。是金属陶瓷、轴承、车刀等的制作材料（三）氮化物原料1.氮化硅氮化硅（Si3N4）是共价键化合物，它有两种晶型，即α-Si3N4和β-Si3N4，两者均属六方晶系。Si3N4的化学稳定性很好。氮化硅具有优良的抗氧化性能。在常压下，Si3N4没有熔点，而是于1870℃左右直接分解。主要采用：硅的直接氮化法（固-气）；二氧化硅还原法（固-气）；热分解法(液相界面反应法）；气相合成法(气-气）等方法制备。制品能耐各种非金属溶液的侵蚀，可以用作坩锅、热电偶保护管、炉材、金属熔炼炉或热处理的内衬材料。它又是绝缘体和介电体，能应用于集成电路中，此外，氮化硅的硬度高，可以用作研磨材料，它的耐热冲击大，是制造火箭喷嘴和透平叶片的合适材料。序号方法化学反应式工艺要点1硅的直接氮化法（固-气）3SiO2+2N2?Si3N4硅粉中Fe,O2,Ca等杂质2%,加热温度≤1400℃,并注意硅粉细度与氮气的纯度；1200～1300℃时，α-Si3N4含量高2二氧化硅还原法（固-气）3SiO2+6C+2N2?Si3N4+6CO工艺操作较易，α-Si3N4含量较高，颗粒较细3热分解法(液相界面反应法)3Si(NH)2?Si3N4+2NH33Si(NH)4?Si3N4+8NH3亚氨基硅Si（NH）2和氨基硅[Si(NH2)4]是利用SiCl4在0℃干燥的乙烷中与过量的无水氨气反应而成，NH4Cl可真空加热，并在1200～1350℃下于氨气中分解，也可用液氮多次洗涤出去4气相合成法(气-气)3SiCl4+16NH3?Si3N4+12NH4Cl3SiH4+4NH3?Si3N4+12H21000～1200℃下生成非晶Si3N4，再热处理而得高纯、超细α-Si3N4粉末，但含有害的Cl-离子2.氮化铝氮化铝（AlN）是共价键化合物，属于六方晶系，纤维锌矿型结构，白色或灰白色，密度3.26g/cm3，无熔点，在2450℃下升华分解，为一种高温耐火材料，热硬度很高，即使在分解温度前也不软化变形。AlN粉末主要是通过反应法合成。良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体，介电性能良好，用作电器元件也很有希望。砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。3.氮化硼润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨,另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似.金刚石型氮化硼耐热性、耐热冲击和高温强度都很高，而且能加工成各种形状，因此被广泛用作各种熔融体的加工材料。氮化硼的粉末和制品有良好的润滑性，可作金属和陶瓷的填料，制成轴承。另外它是陶瓷材料中比重最小的材料，因此作飞行和结构材料是非常有利的。（四）硼化物硼化锆灰色坚硬晶体。密度6.085g/cm3。熔点约3000℃。带金属光泽。有金属性。电阻略低于金属锆。加热后在较大的温度范围内稳定。熔点虽高，但在较低温度下能烧结。由金属锆与碳化硼、氮化硼混合后在氩气流中加热至2000℃制得。可用作宇航耐高温材料、耐磨光滑的固体材料、切削工具、温差热电偶保护管以及电解熔融化合物的电极材料。特别适于用作滚动轴承滚珠的表面