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厉害了碳化硅!航母甲板耐磨不可或缺的材料

墨玉
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楼主 发表于:2018-09-05 09:23:07
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8月26日,国产002航母山东舰结束了与辽宁舰105天的同框合影之后,在拖船的拖带下,驶离码头,开始第二次试航。据估计,此次山东舰的试航时间持续近2个星期,将进行包括舰载机调度在内的一系列测试。


 


目前航母甲板上已经涂了一层一种耐高温、防腐蚀的底漆。在这层底漆之上,未来还将涂上耐磨的SiC涂层。为什么还要涂SiC呢?


SiC是什么?


SiC俗称金刚砂,又称碳硅石,是一种典型的共价键的化合物,自然界几乎不存在。1890年Eword和G.Acheso在碳中加硅作为催化剂想合成金刚石时,制备了SiC。


 


SiC是由相同四面体构成了单位晶胞,其中,硅原子在中心位置,碳原子在硅原子周围。碳化硅有α-SiC和β-SiC两种,可以根据晶体结构不同进行分别,通常α-SiC为六方或菱面体,而β-SiC为立方体,所以,也可将β-SiC称为立方碳化硅。α-SiC已经发现了70多种变体,主要是由于晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同。同时,α-SiC为高温型,β-SiC为低温型,在2100℃以上时β-SiC会转变为α-SiC。


SiC为什么可以做航母的涂层?


SiC氧化后可以在表面形成一层SiO2薄膜,其在高温1500~1600℃以下抗氧化性能好。此外SiC还具有其他优异的物理化学性能,如高熔点、高硬度、耐腐蚀等,因此,在航空航天、兵器装备等领域具有广阔的应用前景。但SiC本身不能作为结构材料使用,所以通常采用制备涂层的方法,以利用其耐磨性以及抗烧蚀性。


碳化硅的制备方法简介


近年来,在高新技术领域发展起来的超细碳化硅粉体制备的方法,主要归为三种:固相法、液相法和气相法。


A.固相法:碳热还原法、Si与C直接反应法(包括高温自蔓延合成法和机械合金化法)。


 


B.液相法:溶胶—凝胶法、聚合物热分解法和溶剂热法。


 


C.气相法:气相反应沉积法(CVD)、等离子体法、激光诱导气相法。


 


不同制备工艺制得的产品性能有一定的差别。目前,碳化硅粉体制备技术日趋完善:


固相法原料便宜、质量稳定、易实现工业化生产;


液相法可制得纯度高的纳米级微粉;


气相法所得粉末纯度高,颗粒团聚少,组分易于控制,但成本高、产量低,不易实现大批量生产。

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