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1、1 / 5碳化硅的拓展应用方向 -YCXN-HZM 目前国内光伏行业面临着融资难、并网难、电力市场需求减少等原因， 使光伏行业受到了限制，也使碳化硅刃料行业出现了严重的产能过剩。在此背景下，一方面要求企业更应重视产品的质量和服务，同时要在产品升级上有所作为。 随着碳化硅加工设备技术的不断革新，碳化硅应用技术未来将往更高端领域延伸。拓展碳化硅其新用途、 新应用市场的开发， 拓宽经营思路， 是碳化硅行业今后健康发展的必由之路。碳化硅的主要拓展应用有以下几个方面一、新型碳化硅耐火材料碳化硅耐火材料存在强度高，导热系数大、抗震性好、抗氧化、耐磨损、抗侵蚀等优秀的高温性能。在冶金、能源、化工等行业得到普
2、遍利用。起初的碳化硅耐火材料以粘土、二氧化硅、硅酸盐、莫来石等为结合剂，随着高科技手段的应用， 新型碳化硅制品得到广泛开发。如氮化硅结合碳化硅、 氮氧化硅结合碳化硅、 反应烧结碳化硅、 重结晶碳化硅、 渗硅法碳化硅等碳化硅材料。它们的高温性能更加优良， 从而使碳化硅耐火材料进入新的应用范围。目前高性能的碳化硅耐火材料还处于研制开发阶段，其应用领域还将逐步拓展， 市场远景极其辽阔。二、高档碳化硅磨料碳化硅作为磨料磨具除传统低端、低附加值应用于制作砂轮、砂纸、砂带、油石、磨块、磨头、研磨膏外，拓展方向是高档碳化硅磨料。用于多种材质的高精密处理和镜面抛光，如：塑料光纤的研磨抛光、陶瓷光纤的去胶粗磨、
3、软盘磁头的精细研磨抛光、玉器、宝石、水晶、陶瓷、精密玻璃等的研磨、抛光，及电子行业的压电晶体等方面的研磨、抛光等。三、碳化硅涂料涂料特点：1、高辐射率：采用高辐射率纳米碳化硅为主要辐射粉体，同时合理调配其他辅料，涂料的法向全发射率达到0.92，对温度的依赖性较小，因此可以在很宽的温度区域内发挥节能效率，即使在1400仍可维持稳定的辐射。2、适用性广：适用于电阻炉、燃气炉、燃油炉等，可广泛应用于钢坯加热炉、连续淬火炉、锻造炉、陶瓷炉、耐火材料烧结炉等。3、保护墙体：涂料在1000以上时，会烧结成金属瓷釉状，固化在热材料表面，不易剥落，对耐火砖、浇注料起到了很好的保护作用，大幅度延长了炉衬的使用寿
4、命。4、阻止落尘：采用复合粘结剂， 经过烧结，使炉墙表面形成坚固的烧结层，解决了掉渣落脏问题。5、无挥发：采用低挥发的粘结剂和辐射基料，在窑炉使用中不会产生挥发物，不会对产品造成污染。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 / 56、节能效果：缩短升温时间8% 20% ；降低排烟温度： 10% 20% ；提高热效率 5% 10% ，节能 10% 20% 。主要用途：主要应用于不直接接触熔体的各种高温工业炉窑，如冶金热
5、风炉、 轧钢加热炉、均热炉、陶瓷炉等。将涂料涂刷于炉衬内壁，有效提高炉衬的黑度，通过涂层热能吸收和红外辐射， 改善炉内热交换、 提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更加充分，达到增加热效率、减少能耗、节约能源和保护炉衬、延长炉衬使用寿命、环保等目的。通过精加工后生产的微粉， 可用于高科技电子元器件和远红外线辐射材料的涂料。高纯度精微粉可供国防工业航空航天器皿的涂层。四、碳化硅净化剂、脱氧剂、改良剂：可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂，碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂，取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧，和原工艺相比各项理化性能更加稳定，脱氧效果好，使脱氧时间缩短，节约能源，提高炼钢效率，提高
6、钢的质量，降低原辅材料消耗， 减少环境污染， 改善劳动条件， 提高电炉的综合经济效益都具有重要价值。五、碳化硅陶瓷粉、碳化硅陶瓷影响我国特陶发展的重要因素之一是特陶粉体( 原材料 )的生产加工落后，体现在专用粉体生产缺乏， 产量低，质量稳定性差， 从而影响产品质量的稳定性和可靠性，因而目前许多生产线所需原材料必须从国外进口。可以说这是我国特陶发展的一个“瓶颈”。贾开印说：现在美国和那些世界上生产碳化硅制品的大国，他们没有这个原料厂，所以，中国的优势非常明显，原料非常充足。经过二十几年的发展，中国碳化硅不但原料做得很好， 各式各样的制品也都不错， 价格也很便宜， 这是中国最大的优势。其次，中国的
7、研发成本比较便宜，如果企业老板有野心的话，他应该看到这一点，很容易把企业做大。目前，潍坊市是全国碳化硅微粉 （碳化硅陶瓷粉） 及陶瓷制品的重要生产基地，也是全国反应烧结碳化硅陶瓷制品的发源地和最大的产品集散地区。产销量在全国占到 70% 以上的份额，产品不仅替代了国外进口， 而且出口额也逐年攀升，在国内外具有较大的知名度和影响力。生产碳化硅陶瓷粉的企业主要有：潍坊弘德微粉有限公司潍坊凯华碳化硅微粉有限公司潍坊新方精细微粉有限公司潍坊烽元陶瓷有限公司潍坊瑞驰科技新材料有限公司潍坊六合微粉有限公司昌乐鑫源碳化硅微粉有限公司青州微粉有限公司青州市坤盛微粉有限公司碳化硅陶瓷因具有硬度高、高温承载能力强
8、、抗氧化、耐磨损、热导率大、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 / 5热膨胀系数小以及耐酸碱化学腐蚀等优异特性, 在半导体、电子、汽车、原子能、环保节能等高科技领域有广泛的应用前景, 产品技术含量高。目前美国、日本以及西欧等工业发达国家的碳化硅结构陶瓷技术处于世界领先地位。碳化硅陶瓷产品主要有：各种冶炼炉衬、 高温炉窑构件、 铝电解槽、碳化硅板、衬板、支撑件、匣钵、碳化硅砖、碳化硅坩埚、密封件、轴承、防弹片、硅碳
9、棒、热交换管、加热元件、避雷针、滤清器、刹车片、离合器、裁切工具（代替高级合金工具钢、 硬质合金、耐热和耐酸合金）、热电偶保护管、燃气轮叶片、火箭喷管等。六、纳米碳化硅碳化硅纳米材料具有高的禁带宽度，高的临界击穿电场和热导率， 小的介电常数和较高的电子饱和迁移率，以及抗辐射能力强， 机械性能好等特性， 成为制作高频、 大功率、低能耗、 耐高温和抗辐射器件的电子和光电子器件的理想材料。碳化硅纳米线表现出的室温光致发光性，使其成为制造蓝光发光二极管和激光二极管的理想材料。近年来的研究表明 : 微米级碳化硅晶须已被应用于增强陶瓷基、金属基和聚合物基复合材料， 这些复合材料均表现出良好的机械性能，可以
10、想象用强度硬度更高及长径比更大的碳化硅一维纳米材料作为复合材料的增强相，将会使其性能得到进一步增强。 碳化硅一维纳米材料具有阈值场强低， 电流密度大，高温稳定性好等优异特点可望作为电场发射材料，利用这一特性可制成第三代新型电子光源， 并将在图像显示技术方面发挥巨大作用。随着研究的深入， 研究者还发现一维碳化硅纳米结构在储氢、光催化和传感等领域都有广泛的应用前景。特点：1、纳米碳化硅粉体具有纯度高、粒径分布范围小、高比表面积等特点; 2、具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好等特点; 3、显微硬度为 28403320kg/mm2, 其硬度介于刚玉和金刚石之间, 机械强度高于刚玉
11、; 4、具有优良的导热性能，还是一种半导体，高温时能抗氧化。用途：1、制造结构器件 : 如冶金，化工，机械，航天及能源等行业中使用的滑动轴承，液体燃料喷嘴，坩埚，大功率高频率模具，半导体元器件等。2、金属及其它材料表面处理 : 刀具，模具，耐热涂层，散热表面涂层，防腐涂层及吸波涂层等。3、复合材料 : 制备金属基，陶瓷基，高分子基复合材料。七、碳化硅 3D打印材料美国弗吉尼亚大学的舒尔曼博士自己创立了一家名为Ceralink的企业，使用碳化硅 3D打印材料已经接了包括军工订单在内的各类订单，成功商用。中国工程院院士卢秉恒院士在2013 年上交会 3D 打印技术论坛 上曾表示，国内 3D打印高端
12、发展方向是航空航天领域， 国家在该领域给予较多的科研支持，打印材料研究方向将向碳化硅复合材料、高介电陶瓷等超颖材料拓展。八、碳化硅晶片碳化硅是继硅、砷化镓等第一、二代半导体之后的第三代新型半导体材料。碳化硅半导体具有高出传统硅数倍的禁带、漂移速度、临界场强、击穿电压、热名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 / 5导率、耐高温等优良特性，在高温、高压、高频、大功率、光电、抗辐射、微波性等电子应用领域和航天、 军工、核
13、能等极端环境应用有着不可替代的优势。可广泛应用于国民经济的各个领域，如空调、光伏发电、风力发电、高效电动机、混合和纯电动汽车、高速列车、智能电网、超高压输变电、LED固体照明等，未来手机和笔记本电脑的背景光市场将给碳化硅晶片提供巨大的需求增长。由碳化硅电子器件所支撑的高科技产业链将高达几千亿美元。与传统技术相比，碳化硅半导体能减少高达75% 的能耗，大幅度减小电力设备体积和重量，同时能大幅降低各项设备系统的整体成本并提高系统的可靠性。碳化硅半导体已成为国际上公认的将引领电力电子，特别是大功率电力电子下一个 50 年的最佳电子材料。高效节能的碳化硅器件将给电力电子行业带来革命性的变化。随着世界第
14、三次照明科技革命，市场应用前景诱人。目前，全球市场上碳化硅晶片价格昂贵，一片 2 吋碳化硅晶片的国际市场价格高达 350 美元，比同等重量的黄金要贵上10 倍，但仍供不应求。全球主要碳化硅晶片制造商是美国的科锐公司，2011 年发布了 6 吋晶体，占全球出货量的60% ，是全球碳化硅晶片行业的先行者。日本新日铁住金2014年度开始量产 6 吋碳化硅晶圆产品，居第2 位。国内碳化硅晶片的生产商在研发、技术、市场开发及商业运作等方面已有很大成功，主要有：1. 北京天科合达蓝光半导体责任有限公司2. 瀚天泰成电子科技厦门有限公司3. 山东天岳先进材料科技有限公司4. 新乡市神舟晶体科技发展有限公司5
15、. 上海硅酸盐研究所6. 江阴皓睿光电新材料有限公司等。九、碳化硅纤维、晶须是以有机硅化合物为原料经纺丝、碳化或气相沉积而制得具有-碳化硅结构的无机纤维 , 属陶瓷纤维类。分类：从形态上分有晶须和连续纤维两种。晶须是一种单晶，碳化硅的晶须直径一般为0.1 2um,长度为 20300um ，外观是粉末状。连续纤维是碳化硅包覆在钨丝或碳纤维等芯丝上而形成的连续丝或纺丝和热解而得到纯碳化硅长丝。生产厂家：连续丝于 1973年由美国阿芙科公司投产， 长丝则于 1980 年由日本碳素公司建成生产， 1985 年生产能力已达 24t, 美国埃克森化学公司和日本东海碳素公司等生产晶须。2016 年 4 月
16、5 日上午，“碳化硅微粉及晶须产品”生产项目在西安航空基地开工建设，据了解，该项目用地约40 亩，总投资 1.8 亿元，计划今年实现一期生产线投产，达产后可实现年产值2 亿元以上。性能及应用：碳化硅纤维的最高使用温度达1200，其耐热性和耐氧化性均优于碳纤维，强度达 1960 4410MPa ，在最高使用温度下强度保持率在 80 以上，模量为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 / 5176.4 294GPa ，化
17、学稳定性也好。碳化硅纤维主要用作耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、 过滤高温气体或熔融金属的滤布等。用做增强材料时， 常与碳纤维或玻璃纤维合用，以增强金属（如铝）和陶瓷为主，如做成喷气式飞机的刹车片、发动机叶片、着陆齿轮箱和机身结构材料等，还可用做体育用品，其短切纤维则可用做高温炉材等。十、碳化硅超颖材料美国斯坦福大学本周披露的最新研究成果显示，通过添加纳米原子， 碳化硅超颖材料可以达到 真正隐形 ；超颖材料在美国的研究已经有了十余年的历史。由于自锐性好，光学相关的超颖材料基本都由碳化硅制成。十一、碳化硅复合材料如超轻镁 / 碳化硅复合材料， 是由 14% 的碳化硅
18、纳米粒子和86% 的镁构成。比塑料还要轻，比金属表现还要好，未来将在汽车、航天、医疗等方面大展身手。十二、其他1. 可用做制造四氯化硅的原料，是硅树脂工业的主要原料。2. 珠宝：由美国北卡罗来那州的C3公司制造生产的合成莫桑石，色散0.104 比钻石(0.044) 大，折射率 2.65-2.69(钻石 2.42) ，具有与钻石相同的金刚光泽，火彩 更强，比以往任何仿制品更接近钻石。已拥有世界各国生产合成碳化硅的专利，正在向全世界推广应用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -