在石墨
材料表面涂覆碳化硅层而构成的一种复合材料。碳化硅层厚为1~1.5mm。碳化硅层和石墨基体结合紧密,其结构示意见图1。
制法 硅化石墨的生产方法有化学气相沉积法(CVD),化学气相反应
http://www.jasengd.com/index.html法(CVR)及液硅渗透反应法等3种方法。
化学气相沉积(CVI))法 使含硅、碳的气体通过高温石墨基体发生热分解,生成SiC沉积在石墨基体表面。原料为三氯甲基硅烷(CH3SiC 3)、四氯化硅、氢、硅蒸气等。沉积温度范围较宽,从1175℃到1775℃。用此法生成的SiC层非常致密,厚薄均匀,一般厚度约为0.1~0.3mm。但SiC与石墨基体的结合为纯机械结合,结合力较弱,在温度急变时SiC层易发生龟裂、剥落。
化学气相反应法(CVR) 原料为焦炭粉和过量的石英砂或无定形硅粉,当加热到2000℃时发生化学反应,生成SiO蒸气。SiO蒸气和碳基体反应生成SiC。SiC层和碳基体二者无明显界面,结合很牢固,在温度骤变及高负荷情况下不会脱落,但CVR法是SiO气体渗入碳基体内进行反应,因此,仍然保留了碳基体的多孔性,在用作密封材料时,需用树脂浸渍或CVD法进
http://www.jasengd.com/index.html行孔隙的填充。
液硅渗透法此法也属于CVR的一种。在真空条件下,加热到800℃,将碳基体直接浸入熔融的硅液中,液硅逐步渗入碳基体内部,发生反应生成SiC。原料为99.9999%的纯硅。SiC层厚度可达3.5mm。反应后,碳基体内含有约17%的游离硅填充基体的孔隙中,使基体变得致密不透。但游离硅的存在降低了硅化石墨的抗腐蚀性能和高温抗氧化性能。
性能 SiO2,C及SiC之间的反应自由能见表1。碳和硅的反应随温度的变化见图2。石墨基体材料的热处理温度(反映其石墨化程度),热膨胀系数,气孔率和孔径大小及分布对渗硅过程有很大的影响。为取得硅化石墨较好的性能,石墨基体材料的热膨胀系数应尽量与SiC接近,最好采用各向同性石墨,开口气孔率应为12%~15%,孔径越小反应越均匀。上述几种方法可根据需要结合进行,如先以CVR法处理,然后再用CVD法处理,这样得到的硅化石墨不透气、不含游离硅。硅化石墨兼有炭和碳化硅的特点,其典型性能见表2。
http://www.jasengd.com/index.html高硬度 硅化石墨的硬度实为SiC的硬度,它仅次于金刚石、氮化硼、碳化硼,比碳化钨、三氧化二铝等的硬度高。
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