[科普中国]-碳化硅耐火材料

碳化硅制品是以碳化硅砂为主要原料，选用不同的粘合剂生产的耐火材料。它的导热系数高，约为粘土制品的10～14倍；膨胀系数低，热稳定性好，高温耐压，抗折强度大，化学性能稳定，加之近年来粘合剂的不断改进，克服了易氧化和受碱蚀的弱点，因而碳化硅制品不仅是竖罐炼锌必备的耐火材料，而且还广泛地应用于钢铁冶金、化工、陶瓷等工业炉窑以及防腐耐磨泵和管道内衬。据统计，国外已有61%的高炉炉衬使用碳化硅制品；80年代以来，国内已开始在炼铁高炉炉衬中试用，效果良好。

碳化硅的分类工业用碳化硅通常含有2%左右的杂质，其中主要有二氧化硅、硅、铁、铝、钙、镁及碳。根据碳化硅的色泽及主要用途，碳化硅的分类大致如下：黑色碳化硅，代号TH，主要用于研磨材料和耐火材料；绿色碳化硅，代号TL，用于研磨材料和耐火材料，也可用来制造电阻元件(如硅碳棒)等；矾土碳化硅用于制造热敏电阻和避雷器等。1

碳化硅及其制品的生产碳化硅砂是用二氧化硅与碳质原料于电炉内在高温下炼制而成的，而碳化硅制品则是以碳化硅砂为骨料，以氧化物，硅酸盐或硅粉作高温结合材料、经成型、烧制而成。在电炉炼制碳化硅砂时，若以石油焦和石英砂为主要原料，得到的是黑色碳化硅砂；若配料时加入适量的食盐，则可生产绿色碳化硅砂；若配入适量的矾土，可生产矾土碳化硅砂。1

碳化硅陶瓷碳化硅是共价键很强的化合物，其Si-C键的离子型仅12%左右，因此，它也具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数等。碳化硅的最大特点是高温强度高，普通陶瓷材料在1200~1400℃时强度将显著降低，而碳化硅在1400℃时抗弯强度仍保持在500~600MPa的较高水平，因此其工作温度可达1600~1700℃。再加上碳化硅陶瓷的热传导能力也较高，在陶瓷中仅次于氧化铍陶瓷，因此碳化硅已经广泛应用于高温轴承、防弹板、喷嘴、高温耐蚀部件以及高温和高频范围的电子设备零部件等领域。

稀士氧化物如Y2O3等同样可以作为碳化硅陶瓷的烧结助剂，通过液相烧结的途径获得致密的碳化硅。由于其液相烧结是通过玻璃相的形成来降低孔隙率，提高致密度的，因此，玻璃相的特性对烧结所得微观结构影响很大。2

应用碳化硅质耐火材料拥有特殊性能，这决定着它可以在不同用条件和不同工业领域内使用。由于导热性高，碳化硅质耐火材料广泛用于制造马弗炉、加热式炉底及换热器、匣钵、渗碳箱、热电偶套管、一端封闭式测温管及大砖。碳化硅制品还应用在许多非直接加热式窑炉结构内，如锌蒸馏塔、立式及卧式蒸馏罐等。在较广的温度范围内，碳化硅质的耐火材料的机械强度及耐磨性均直，因此可以用它制造耐机械磨损的部件，其中包括低温用的导轨及拉杆，以及受强烈磨损的旋分器、集尘器、管道、溜槽、炉底等的内衬、隧道窑窑车的格子板、滤气用多孔品等等。碳化硅质耐火材料的特殊化学性能，使得它在有色冶金及化学工业的各种窑炉和装置中的使用效果很好。碳化硅质耐火材料还在蒸汽锅炉中使用。在工业中，碳化硅质耐火材料的使用规模还远远不够。近年来此种耐火材料生产规模的增长，而在工业中，特别是在陶瓷工业、有色及黑色冶金中的广泛使用提供了可能性。1

本词条内容贡献者为:

侯传涛 - 副教授 - 青岛大学