碳化硅陶瓷材料烧结及应用

    碳化硅陶瓷材料具有：耐磨、耐腐蚀、高硬度、低密度以及较高的高温强度等优点，因此近年来在各个领域中迅速普及，发展非常迅速。在航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业等需要在高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊环境下，这种新型陶瓷材料无可比拟的替代作用正在被人们逐渐认识。

 

    除以上的优点之外，在常压烧结碳化硅陶瓷材料中，游离硅和游离碳含量极少。譬如在精细化工行业里，超纯净流体输送过程中，要求高洁净度，常压烧结碳化硅陶瓷材料可以提供非常可靠的运输环境，对输送环境起到了保护作用，随着人们环保意识的增强，常压烧结碳化硅陶瓷材料必将在化工领域全行业最终替代反应烧结碳化硅制品。

 

目前，常压烧结碳化硅陶瓷材料主要有以下几个方面应用：

 

一、 密封磁力传动泵轴承组件

 

    随着精细化工产品的飞速发展，特别是国际标准ISO14000在精细化工行业的进一步贯彻执行，对杜绝跑、冒、滴、漏，对化工行业环境保护，尤其是对腐蚀性液体的输送提出了更高的要求，追求零泄漏已成为化工行业环境保护的主要目标。

 

    密封磁力传动泵是采用非接触磁力传动方式产生扭矩，带动泵轴系组件进行工作，其主要特点：减小了较大的空间，泵的整体体积缩20%-30% ；采用非接触传动，将轴承与轴系组件全部放在泵体内部，实行全封闭，从而可以实现无泄漏工作。在此工况下，轴承的寿命就决定了泵的总体寿命。

 

    采用常压烧结碳化硅陶瓷材料密封环代替通用的机械密封、填料密封等动密封，因而泄漏更小、可靠性更高、使用寿命更长。对于磁力泵通常要求长时间的免维护，时间约为5—8年，这就对磁力泵轴系组件的选材提出了极为苛刻的要求。如泵中的泵轴、止推盘、轴套在装配后，必须耐磨损、耐腐蚀，且零泄漏：目前常压烧结碳化硅陶瓷已成为最适合的首选材料。

 

 二、机械密封环

 

    常压烧结碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、 强度高，硬度高，耐磨性能好、摩擦系数小，抗氧化，高温蠕变小、热稳定性好，因而是制造密封环的理想材料。由于材料基体组织致密，游离硅；碳含量极少，在高纯、超净、精细化工等领域的应用日益广泛。工件表面的超精密加工，使其在组合配对时，摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小，因而具有较高的PV值，特别适合于输送强酸、强碱及腐蚀性液体的工况中使用。常压烧结碳化硅陶瓷制品，具有密度高（310g/cm³-320g/cm³）、硬度高(HPA95)，可多品种，成批量生产各种形状复杂的机械密封环，如平环，单面台阶环、多级台阶环等。

 

三、喷砂嘴

 

    作为替代硬质合金、氧化铝陶瓷材料的后起之秀，常压烧结碳化硅陶瓷材料已成为仅次于碳化硼陶瓷，是喷砂行业用量最大的材料。氧化铝陶瓷喷嘴的价格尽管低廉，但由于硬度低，耐磨性较差，只用于喷砂工作量不大的场合。实际使用中，常压烧结碳化硅陶瓷的使用寿命是氧化铝陶瓷的4—7倍，也是大比重硬质合金的替代产品。

 

 四、防弹板

 

    自从英国人乔巴姆发明陶瓷装甲以来，常压烧结碳化硅陶瓷由于硬度高、比重小、弹道性能较好、碎裂后可吸收较多能量、价格较低，广泛用于防弹装甲中，如车辆、舰船的防护以及民用保险柜、运钞车的防护中。常压烧结碳化硅陶瓷的弹道性能优于氧化铝陶瓷，综合强度约为碳化硼陶瓷的70—80% ，但由于价格较低，特别适合用于用量大，且防护装甲不能过厚、过重的场合。常压烧结碳化硅陶瓷具有强度高、韧性好的特点，作为防弹装甲材料，其抗多次打击性能非常好，因而整体的防护效果优于普通的碳化硅陶瓷，用于圆柱状陶瓷体轻质防护装甲中，其破碎点可达到65吨以上，防护效果明显优于使用普通碳化硅陶瓷的圆柱状陶瓷体的防护装甲。

 

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