ส่วนประกอบหลักและการใช้งานของซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกที่ความดันบรรยากาศ

ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เผาผนึกภายใต้ความดันบรรยากาศเป็นคาร์ไบด์ที่ไม่ใช่โลหะที่มีพันธะโควาเลนต์ระหว่างซิลิคอนและคาร์บอน ความแข็งของมันเป็นรองเพียงเพชรและโบรอนคาร์ไบด์เท่านั้น สูตรเคมีคือ SiC ผลึกไม่มีสี ปรากฏเป็นสีน้ำเงินและดำเมื่อถูกออกซิไดซ์หรือมีสิ่งเจือปน การเสียรูปของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีโครงสร้างเหมือนเพชรโดยทั่วไปเรียกว่า เอเมอรี ความแข็งของเอเมอรีใกล้เคียงกับเพชร มีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี เสถียรต่อสารละลายกรดไฮดรอกซีและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น แต่ไม่เสถียรต่อกรดผสมหรือกรดฟอสฟอริกของกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นและกรดไนตริก ด่างที่หลอมเหลวในบรรยากาศกลวงจะแตกต่างกัน ซิลิคอนคาร์ไบด์แบ่งออกเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์สังเคราะห์และซิลิคอนคาร์ไบด์ธรรมชาติ ซิลิคอนคาร์ไบด์ธรรมชาติหรือที่รู้จักกันในชื่อคาร์บอนไนต์ ส่วนใหญ่พบในคิมเบอร์ไลต์และแอมฟิโบไลต์ภูเขาไฟ แต่มีปริมาณน้อยและไม่มีมูลค่าในการขุดค้น

ซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกด้วยความดันบรรยากาศระดับอุตสาหกรรมเป็นส่วนผสมของ α-SiC และ β-SiC และมีสองสีคือ ดำและเขียว ซิลิคอนคาร์ไบด์บริสุทธิ์ไม่มีสี ส่วนที่มีสิ่งเจือปนจะมีสีดำ เขียว น้ำเงิน และเหลือง มีขอบเขตเกรนแบบหกเหลี่ยมและลูกบาศก์ ผลึกเป็นแบบแผ่นและแบบคอลัมน์ มีความมันวาวเหมือนแก้ว ความหนาแน่น 3.17 ~ 3.47 กรัม/ซม³ ความแข็งมอร์ส 9.2 จุดหลอมเหลวที่วัดด้วยกล้องจุลทรรศน์อยู่ที่ 30380 ~ 33320 MPa เริ่มแยกตัวที่ความดันบรรยากาศ 2050 เริ่มแยกตัวที่ความดันบรรยากาศแบบฟื้นตัว 2600 ค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น 466,480 MPa ความแข็งแรงดึง 171.5 MPa ความแข็งแรงอัด 1029 MPa ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น (25 ~ 1000) 5.010 ~ 6/ ค่าการนำความร้อน (20) 59 วัตต์/(ม.k) มีความเสถียรทางเคมี ไม่เกิดการกัดกร่อนเมื่อต้มในกรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟิวริก และกรดไฮโดรฟลูออริก

ตามการใช้งานที่แตกต่างกัน ซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกที่ความดันบรรยากาศแบ่งออกเป็น สารขัดถู วัสดุทนไฟ สารกำจัดออกซิเจน ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับงานไฟฟ้า และอื่นๆ ปริมาณ SiC ในซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับขัดถูต้องไม่น้อยกว่า 98% ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับวัสดุทนไฟแบ่งออกเป็น: (1) ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำสำหรับวัสดุทนไฟขั้นสูง ซึ่งมีปริมาณ SiC เท่ากับซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับขัดถู (2) ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำสำหรับวัสดุทนไฟรอง ซึ่งมีปริมาณ SiC มากกว่า 90% (3) ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำและ SiC ในวัสดุทนไฟเกรดต่ำที่มีปริมาณไม่น้อยกว่า 83% โดยทั่วไปแล้วปริมาณซิลิคอนคาร์ไบด์และ SiC ที่ใช้ในสารกำจัดออกซิเจนจะต้องมากกว่า 90% อย่างไรก็ตาม ฉนวนเตาเผากราไฟต์อุตสาหกรรมคาร์บอนที่มีปริมาณซิลิคอนคาร์ไบด์มากกว่า 45% ก็สามารถใช้เป็นสารกำจัดออกซิเจนในการผลิตเหล็กได้เช่นกัน ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับสารกำจัดออกซิเจนมีสองชนิดคือ ผงและแบบก้อน ผงกำจัดออกซิเจนชนิดซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำโดยทั่วไปจะมีขนาดอนุภาค 4 ~ 0.5 มม. และ 0.5 ~ 0.1 มม.

ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับอุตสาหกรรมไฟฟ้ามีสองประเภทหลัก

(1) ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวที่ใช้สำหรับองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้ามีลักษณะพื้นฐานเหมือนกับซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวที่ใช้สำหรับการเจียร

(2) ซิลิคอนคาร์ไบด์สำหรับตัวป้องกันมีข้อกำหนดฟังก์ชันทางไฟฟ้าพิเศษ ซึ่งแตกต่างจากซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำสำหรับข้อมูลวัสดุทนไฟในการเจียร

การใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์เผาผนึกที่ความดันบรรยากาศ

ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ผ่านกระบวนการเผาผนึกภายใต้ความดันบรรยากาศมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนความร้อน ทนไฟ ทนต่อรังสี มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม เป็นต้น และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในภาคส่วนต่างๆ ของเศรษฐกิจในประเทศ ในประเทศจีน ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวส่วนใหญ่ใช้เป็นสารขัดถู ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำใช้ทำหินเจียร ซึ่งมักใช้ในการตัดและเจียรวัสดุที่มีความแข็งแรงดึงต่ำ เช่น แก้ว เซรามิก หิน วัสดุทนไฟ และยังใช้สำหรับเจียรชิ้นส่วนเหล็กหล่อและวัสดุโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก การเจียรที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียวส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเจียรซีเมนต์คาร์ไบด์ โลหะผสมไทเทเนียม กระจกออปติคอล และยังใช้สำหรับการเจียรปลอกกระบอกสูบและเครื่องมือเหล็กความเร็วสูง สารขัดถูซิลิคอนคาร์ไบด์ทรงลูกบาศก์ใช้สำหรับการเจียรตลับลูกปืนขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษเท่านั้น ความทนทานต่อการสึกหรอของใบพัดกังหันสามารถปรับปรุงได้อย่างมากโดยการใช้ผง SIC เคลือบด้วยไฟฟ้า การใช้แรงดันเชิงกลในการผลักผง SiC200 ทรงลูกบาศก์และผงละเอียด W28 ไปยังผนังกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน สามารถยืดอายุการใช้งานของกระบอกสูบได้มากกว่าสองเท่า