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工业上先被用作研磨材料中坚硬的碳化硅--金刚砂
- 2018-12-26-

  在合成材料中,金刚砂也是引起我们研究兴趣的一种材料.它的组成为碳化硅SiC,是一种具有很高硬度和重要技 术价值的人造材料。目前全世界的金刚砂年产量已超过千万吨。

  众所周知,金刚石是由一类结晶形的碳组成的物质,而 金刚砂是碳和硅组成的晶体。在元素周期表中,碳和硅是同 一族的元素,因而两者的性质极其相似,都是难熔的坚破晶体。 

人们很早是在发现金刚石的地方,从角砾云母橄榄岩中拉副金刚砂的,可见这两种矿物的生成条件相似。但它们在 地球上的含量都很稀少。

  现在人工制造金刚砂是在电炉中进行,所用的原料是研细的石英砂和高质里的焦炭。在高温下,碳先变成一氧化破; 一筑化碳夺取氧化硅里的氧而使硅还原出来。在高温下,硅 升华了,又与未作用的焦炭反应,生成碳化硅,即金刚砂。

  在原料中还加进食盐与锯末,目的是使得反应混和物中有足够的孔隙以便带走放出的气体。

  碳化硅在1600℃时就巳经形成,但在1900-2000度时才开始形成六角形状的排列并逐渐长成大晶体,这样的过程约 要30-40小时。尔后再慢慢冷却炉子,取出未反应的原料、反应的中间产物和我们要的产物金刚砂。工业上用的人造金刚砂(含SiC97%)通常是有颜色的, 常见的有黑色或绿色。这些颜色与金刚砂中含有其他杂质有关。

  金刚砂在工业上首先被用作研磨材料。前面巳经讲过, 它的硬度很大,因此可用金刚砂来磨削瓷制品、大理石、花岗岩之类的坚硬材料,也可以用它来加工韧性的材料,如青铜等。但由于金刚砂性能较脆,因而比起刚玉(氧化铝)来,它的使用范围要小一些。

  纯的碳化硅一般是不导电的,但如果碳、硅的成分比例 恰当,则可成为半导体。这种半导体与其他一些半导休如 硅、锗等不同,是一种特殊的半导体材料,即使温度高达 1000度,仍具有半导体性能。半导体的碳化硅是用不同于人 造金刚砂的方法制备的,在这里就不再详述了。


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