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工業上首先被用作研磨材料中最堅硬的碳化硅--金剛砂
      發布時間:2018-12-03 點擊次數:2444
在合成材料中,金剛砂也是引起我們研究興趣的一種材 料.它的組成為碳化硅SiC,是一種具有很高硬度和重要技 術價值的人造材料。目前全世界的金剛砂年產量已超過千萬 噸。
眾所周知,金剛石是由一類結晶形的碳組成的物質,而 金剛砂是碳和硅組成的晶體。在元素周期表中,碳和硅是同 一族的元素,因而兩者的性質極其相似,都是難熔的堅破晶 體。 
金剛砂的晶體也同金剛石一樣,在光照下,它可以岌生 各種折射,發出耀眼的光輝。金剛砂的硬度達到莫氏9度 (金剛石為10度),所以它也是世界上硬度最大的材料之一。
人們最早是在發現金剛石的地方,從角礫云母橄欖巖中 拉副金剛砂的,可見這兩種礦物的生成條件相似。但它們在 地球上的含量都很稀少。
現在人工制造金剛砂是在電爐中進行,所用的原料是研 細的石英砂和高質里的焦炭。在高溫下,碳先變成一氧化破; 一筑化碳奪取氧化硅里的氧而使硅還原出來。在高溫下,硅 升華了,又與未作用的焦炭反應,生成碳化硅,即金剛砂。
在原料中還加進食鹽與鋸末,目的是使得反應混和物中 有足夠的孔隙以便帶走放出的氣體。
碳化硅在1600℃時就巳經形成,但在1900-2000度時才 開始形成六角形狀的排列并逐漸長成大晶體,這樣的過程約 要30-40小時。
爾后再慢慢冷卻爐子,取出未反應的原料、反應的中間 產物和我們要的產物金剛砂。
工業上用的人造金剛砂(含SiC97%)通常是有顏色的, 最常見的有黑色或綠色。這些顏色與金剛砂中含有其他雜質 有關。
金剛砂在工業上首先被用作研磨材料。前面巳經講過, 它的硬度很大,因此可用金剛砂來磨削瓷制品、大理石、花崗巖之類的堅硬材料,也可以用它來加工韌性的材料,如青銅等。但由于金剛砂性能較脆,因而比起剛玉(氧化鋁)來,它的使用范圍要小一些。
有時人們利用金剛砂耐磨的特性,把它滲到建筑材料中 鋪成人行道路面,比如火車站或地下電車站這些每天都有成 干上萬人出入的場所,這樣就可以保證路面經久耐用。雖然行人的鞋底較賽易磨損些,但要在那樣人流洪峰的地方經 常修路面是更為麻煩的事,因此首先要考慮路面的結實與耐磨。
金剛砂還廣泛地應用于冶金和化學工業,這是由于金剛 砂除了質地堅硬外,還有其他一些優良的特性:對氧和大多 數酸的穩定性。因此只有硝酸和氮氫 氟 酸的混酸才能腐蝕它, 磷酸則要溫度高于230℃時才與之作用,這樣耐酸腐蝕的材 料在自然界并不常見。
純的碳化硅一般是不導電的,但如果碳、硅的成分比例 恰當,則可成為半導體。這種半導體與其他一些半導休如 硅、鍺等不同,是一種特殊的半導體材料,即使溫度高達 1000度,仍具有半導體性能。半導體的碳化硅是用不同于人 造金剛砂的方法制備的,在這里就不再詳述了。

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