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​碳化硅与铸造产业有着什么样的关系?

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​碳化硅与铸造产业有着什么样的关系?

发布日期:2018-12-31 作者:www.symlmj.cn 点击:

碳化硅(SiC)这种人造矿石,在1891年前由美国的E.G阿奇逊投入工业性生产以来,随着大家对其优异性能的逐步认识,它的应用领域逐步拓宽。例如:

1)利用它的硬度高特性,主要用做磨削材料;

2)作半导体材料及元器件;

3)因其导电性优良,故用它做电阻发热体;

4)做电阻元器件,因它具有电阻随电压、温度变化而变化的电性能;

5)它的主要成分C和Si都具有强的还原能力,所以,在冶金、铸造工业中用于炼钢的精炼剂、脱氧剂、熔化铁液的增Si、增C剂。在此领域,也是工业碳化硅的主要用途之一;

碳化硅

6)工业碳化硅的另一个主要用途是利用其极高的耐温性、稳定性、高导热与低膨胀性去制造高要求的耐火材料。国外已于19世纪初已有含SiC的耐火制品在高炉上使用。我国的SiC耐火材料是上世纪50年代由葫芦岛锌厂首先研制并生产使用的。60~70年代,发展缓慢。80年代初的调查,我国当时SiC年产不到3万吨。用于耐火材料只占10%左右,也只用到冶金行业。80年代末,SiC年产量达八、九万吨。那时的冶金行业使用新技术远比铸造业早,涉及范围宽,对SiC的性质认识也更深刻。随着技术的进步,铸造生产对技术要求越来越高,此刻,从冶金向铸造转移技术或借鉴冶金行业的好经验也是十分自然,犹如水到渠成的事。今天,碳化硅作为炼钢脱氧剂的广告已出现在近期国内一些铸造杂志上,说明铸造在进步。

2.铸造产业与碳化硅的关系

国外的铸造工作者在上世纪二十年代,已有少数铸造界的先驱,在他们的工作中接触到了碳-硅这两种素材混合在一起使用的情况。如早期出现的C、Si系类孕育剂的提出与使用就是在19世纪二十年代发生的。

1922年,一位美国人Crosby,用石墨和硅铁混合在一起加入浇包作浇包孕育处理,经反复的摸索,终于使处理后的铸铁、石墨形态均匀,近似于今天的A型石墨、珠光体基体、机械性能好过其他方法。这就是现今被划分为碳硅系类孕育剂的原始[1]。碳-硅系孕育剂是晶体石墨与硅钙(或硅铁)等合金的颗粒状混合物。其中的晶体石墨在铁液中起到外来核心作用,并延缓衰退。加入的硅,增加Si浓度不均匀性,使C分子偏析聚积,进一步提高核心数量,它是抑制白口出现能力最强的孕育剂。此外,抗衰退能力也很强,所以,C、Si元素可作孕育剂成分使用,这一观念,对于从事铸铁熔炼的人们,虽然不可能做到人人该知,也达不到家喻户晓程度,但也并非陌生到一无所知的地步。何况,不少国家的早年孕育剂产品目录中已有碳硅系孕育剂产品,例如:英国Foseco公司在50年代的产品中的Inoculin10号孕育剂就是典型的C-Si系孕育剂,成分中含有石墨47~53%,Si30~35%,Al<0.7%,Ca0.6~0.8%,Mn2%,Zr1.6~2%。推荐用于消除薄壁灰口件CE =3.9的白口组织,加入量是0.05~0.2%,而英国本身则制定一种含Al=0.7%,铝量偏低的优质C-Si系孕育剂。

我国过去生产过TG-1型化学成分为30~38%C,33~40%Si,4~6%Ca,<1%Al。在C-Si系的孕育剂中,往往还含有Sr、Ba、Zr。加入锆的目的是:降低铁液中的S和O2,出气,固定C的作用。锶的作用,则可使薄壁处不出现白口,另外,Sr不大增加共晶团数目,可使厚断面不出现缩松。加入Ba的目的,可降低壁厚的敏感性和延缓衰退外,还提高碳的活度,提高孕育剂的石墨化能力。


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