碳化硅石墨復(fù)合材料簡(jiǎn)介

允升

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碳化硅石墨復(fù)合材料

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1， 碳化硅石墨復(fù)合材料的應(yīng)用

碳化硅石墨復(fù)合材料又稱為硅化石墨，具有碳化硅硬度高，機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨的特性，同時(shí)具有石墨的自潤(rùn)滑性能與抗熱震性能，是一種理想的摩擦材料與機(jī)械密封材料，適用于各種水泵、化工用泵的機(jī)械密封材料以及各種高速高負(fù)載主泵的推力軸瓦材料等。

2， 碳化硅石墨復(fù)合材料性能參數(shù)

碳化硅石墨復(fù)合材料在國(guó)外有近三十年的生產(chǎn)與使用歷史，國(guó)內(nèi)很多進(jìn)口設(shè)備大型主泵的推力軸瓦，機(jī)械密封環(huán)仍使用該材料，碳化硅石墨制備的難點(diǎn)在于解決高碳生坯在滲硅過(guò)程中的開(kāi)裂問(wèn)題，我公司經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)研制出了碳化硅石墨復(fù)合材料，其主要性能與俄羅斯、德國(guó)進(jìn)口硅化石墨產(chǎn)品性能相當(dāng)。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1，碳化硅石墨復(fù)合材料主要技術(shù)參數(shù)

類別		指標(biāo)	備注
主要成分	石墨	30-50%	成分可調(diào)
	碳化硅	45-65%
	硅	<15%
密度		2.4-2.7g/cm3	密度可調(diào)
孔隙率		<0.5%	% ~( S0 w! z5 U; `! ^' T$ \
抗壓強(qiáng)度		460MPa
抗折強(qiáng)度		120MPa
熱導(dǎo)率		120W/mK
熱脹系數(shù)		4.5×10-6
彈性模量		120GPa	4 G7 l" B4 A3 U4 V
化學(xué)穩(wěn)定性		各種鹽，有機(jī)溶劑，強(qiáng)酸（HF，HCl,H2SO4，HNO3）
長(zhǎng)期穩(wěn)定使用溫度		800℃（氧化氣氛）    2300℃（惰性或真空氣氛）
電阻率		120×10-6Ωm

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3， 碳化硅石墨復(fù)合材料成分

碳化硅石墨復(fù)合材料主要由石墨（30-50%）、碳化硅（45-65%）及少量硅（<15%）組成，微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示，碳化硅形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，石墨顆粒被碳化硅包裹。碳化硅用于提高材料的力學(xué)強(qiáng)度，使材料具有較高的抗壓強(qiáng)度與耐磨性能，石墨用于使復(fù)合材料具有較好的自潤(rùn)滑性能。碳化硅石墨復(fù)合材料成分均勻，表面與內(nèi)部一致，碳化硅、石墨的成分比例可調(diào)，碳化硅的含量越高，材料密度越大，抗壓強(qiáng)度越高。

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4， 碳化硅石墨復(fù)合材料性能特點(diǎn)

（1）  自潤(rùn)滑性好：碳化硅石墨復(fù)合材料具有石墨的自潤(rùn)滑性能，摩擦系數(shù)小，運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)小，噪音小，可在水潤(rùn)滑與干磨狀態(tài)下工作；

（2）  耐磨：碳化硅石墨復(fù)合材料硬度高，耐磨性好,使用壽命長(zhǎng)；

（3）  力學(xué)強(qiáng)度高：碳化硅石墨復(fù)合材料具有較高的抗壓強(qiáng)度與韌性，可使材料在高壓高速工況下工作，材料不易碎。

（4）  不透氣：碳化硅石墨復(fù)合材料致密度達(dá)到99.5%以上，氣孔率低，可加工到較高的尺寸精度與表面光潔度，從而保證碳化硅石墨復(fù)合材料密封件具有優(yōu)異的密封效果；

（5）  密封性能穩(wěn)定：碳化硅石墨復(fù)合材料線脹系數(shù)小，模量高，在壓力與摩擦熱的作用下，密封面變形小，能保證碳化硅石墨復(fù)合材料在服役過(guò)程中具有良好的密封性能；

（6）  化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定：耐強(qiáng)氧化介質(zhì)與強(qiáng)酸腐蝕，可用作化工廠液體輸送泵用機(jī)械密封材料；

碳化硅石墨復(fù)合材料結(jié)合了碳化硅與石墨材料的優(yōu)點(diǎn)，三種材料的主要對(duì)比如下表。

表2，碳化硅石墨復(fù)合材料與石墨、碳化硅材料定性對(duì)比

# t: t7 B  n+ E2 a; d5 M( K	石墨	碳化硅	碳化硅石墨
自潤(rùn)滑性	好	差	較好
耐磨性	差	好	好
承載力	低	高	高
孔隙率	有孔隙	孔隙低	基本無(wú)孔隙
韌性	較好	差    易碎	好    不易碎
成本	低	較高	較高

DianGongN

“長(zhǎng)期穩(wěn)定使用溫度       800℃（氧化氣氛）”
1 K& I2 M% o( b8 {8 K$ _' t請(qǐng)問(wèn)800℃高溫下，避免石墨氧化的原理是什么？

允升

DianGongN 發(fā)表于 2023-9-17 08:46
6 j* g5 O  G0 U1 W" q' a/ t“長(zhǎng)期穩(wěn)定使用溫度       800℃（氧化氣氛）”
請(qǐng)問(wèn)800℃高溫下，避免石墨氧化的原理是什么？

. _- ^9 T) r9 d6 b$ K5 A碳化硅石墨復(fù)合材料中石墨顆粒被碳化硅包裹，在氧化氣氛下，碳化硅被氧化后形成氧化硅層能阻止氧離子繼續(xù)向內(nèi)部遷移，從而起到阻止復(fù)合材料組分繼續(xù)被氧化。
% N; J" c! @+ v* ?* Z! \% Z7 V3 J( c6 k

DianGongN

允升 發(fā)表于 2023-9-17 10:33
碳化硅石墨復(fù)合材料中石墨顆粒被碳化硅包裹，在氧化氣氛下，碳化硅被氧化后形成氧化硅層能阻止氧離子繼續(xù) ...

, {: z) G! H6 a+ A: p7 ]清楚了，感謝！

生姜可樂(lè)TJ

學(xué)習(xí)了，這碳化硅石墨材料粒徑是多少的？

529672474

有咩有碳化硅加其他比如四氟，改善碳化硅易碎的缺點(diǎn)，保留碳化硅耐磨的優(yōu)點(diǎn)的材質(zhì)呢？

允升

529672474 發(fā)表于 2023-9-30 19:10
! @' y! z1 `2 E* N9 Z有咩有碳化硅加其他比如四氟，改善碳化硅易碎的缺點(diǎn)，保留碳化硅耐磨的優(yōu)點(diǎn)的材質(zhì)呢？

' h6 @, @7 x3 X8 P; ~$ Z1 k* J暫時(shí)沒(méi)有，現(xiàn)在只做碳化硅石墨復(fù)合材料。國(guó)產(chǎn)化的SiC30。

璟新

請(qǐng)問(wèn)可以提供一下公司的信息嗎？想購(gòu)買(mǎi)一些這種材料