碳化矽 (SiC) 因其卓越的熱性能、機械性能和化學性能，是一種高性能耐火材料。以下是其在耐火材料中的應用、優點和局限性的詳細分析：
1. SiC 成為耐火材料理想材料的關鍵特性
| 財產 | 碳化矽值 | 耐火效益 |
|---|---|---|
| 熔點 | 約2,700°C（4,892°F） | 可承受超高溫（例如煉鋼、窯爐）。 |
| 熱導率 | 120-270瓦/米·開爾文 | 快速散熱，減少熱應力。 |
| 抗熱震性 | 出色的 | 可抵抗快速溫度變化（例如爐內循環）下的開裂。 |
| 抗氧化性 | 在 1,200°C 以上形成 SiO₂ 保護層 | 延長氧化氣氛中的使用壽命。 |
| 化學惰性 | 耐酸、耐熔融金屬、耐爐渣 | 非常適合腐蝕性環境（例如鋁冶煉、化學反應器）。 |
| 機械強度 | 高硬度（莫氏硬度9.2） | 抵抗原材料（例如水泥、玻璃批次）的磨損。 |
2.耐火材料的主要應用
A. 高溫爐窯
用例：
煉鋼內襯（鋼包、高爐）。
陶瓷窯具（匣缽、窯爐）。
玻璃罐再生器。
優點：
SiC 的高熱導率提高了能源效率。
在循環加熱中，其使用壽命比傳統氧化鋁或耐火粘土耐火材料高出 3-5 倍。
B.有色金屬加工
用例：
鋁冶煉坩堝、流槽內襯。
銅陽極爐。
優點：
抵抗熔融的鋁/銅及其爐渣的滲透。
高純度金屬的污染最小。
C.化學和石化工業
用例：
處理腐蝕性氣體（HCl、SO₂）的反應爐襯裡。
廢物焚燒室。
優點：
在高達 1,600°C 的還原/氧化氣氛中保持穩定。
D. 能源與航空航太
用例：
先進核反應器中的熱交換器。
火箭噴嘴喉部（短期超高溫應用）。
3. 碳化矽耐火材料的種類
| 類型 | 作品 | 應用範例 |
|---|---|---|
| 鍵結碳化矽 | SiC +黏土/矽酸鹽黏合劑 | 低成本窯具（≤1,400°C）。 |
| 氮化物結合碳化矽 | SiC + Si₃N₄/Si2N2O 黏結劑 | 高強度爐部件（≤1,650°C）。 |
| 再結晶碳化矽 | 純碳化矽，燒結溫度超過 2,200°C | 超高溫區（例如鋼包蓋）。 |
| 碳化矽基複合材料 | SiC + Al₂O₃/ZrO₂ 纖維 | 易受熱衝擊的區域（例如，燃燒器磚）。 |
4. 限制與緩解措施
1,200°C 以上的氧化：
問題：SiC 氧化為 SiO₂ + CO，導致孔隙出現。
解決方案：使用氮化物結合或氧化鋁塗層的碳化矽以延長使用壽命。
成本：
碳化矽耐火材料的價格比氧化鋁基耐火材料貴2-3倍。
權衡：更長的使用壽命和節省能源。
脆性：
避免衝擊負荷；設計時要考慮壓縮應力。
5.行業趨勢
綠色耐火材料：碳化矽的節能潛力與低碳鋼/玻璃生產相符。
積層製造：3D 列印 SiC 耐火材料可實現複雜的幾何形狀（例如最佳化的熱交換器）。
奈米結構碳化矽：改善低溫燒結，降低成本。
選擇指南
對於氧化氣氛：選擇重結晶或氮化物結合的碳化矽。
抗渣性：高純度（>99%）SiC，黏合劑含量極少。
預算限制：非關鍵區域採用黏土結合碳化矽。
SiC 的多功能性使其成為現代耐火工程中不可或缺的材料，尤其是在極端溫度、腐蝕或熱循環等挑戰下。針對特定用途（例如水泥迴轉窯），我們提供客製化的 SiC 牌號。