碳化硅等特種陶瓷材料的應(yīng)用并不像鋁、銅、鐵等金屬材料那么常見，可是在許多的領(lǐng)域里缺離不開它。因其特有的物理特質(zhì)，如航空航天、石油化工、5G等都需要用到他，小編通過資料搜集整理，在以下篇幅里做了詳細(xì)的介紹說明。
1.材料結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用關(guān)系
材料的結(jié)構(gòu)主要有四個(gè)層次，依次為：1）原子結(jié)構(gòu)；2）原子結(jié)合鍵；3）原子排列方式；4）相與組織。從材料理論觀點(diǎn)來看，材料結(jié)構(gòu)決定材料性能；而材料的性能決定了材料的應(yīng)用方向（圖1）。因而，材料結(jié)構(gòu)上的根本性差異，使得陶瓷材料相對(duì)于有機(jī)高分子及金屬等固體材料，在應(yīng)用上有所側(cè)重。
2.碳化硅(SiC)陶瓷結(jié)構(gòu)及性能
陶瓷材料是由很強(qiáng)方向性和結(jié)合性共價(jià)鍵和離子鍵聯(lián)接構(gòu)成的，從而其表現(xiàn)出了高熔點(diǎn)、高硬度、良好化學(xué)穩(wěn)定性及耐磨性等特點(diǎn)[1]。碳化硅陶瓷作為陶瓷材料其中之一，其Si-C共價(jià)鍵率達(dá)到88%[2]，展現(xiàn)了一般陶瓷材料優(yōu)良性能。此外，也因本質(zhì)結(jié)構(gòu)原因，展現(xiàn)了特異優(yōu)良性能。如圖2所示，碳化硅陶瓷材料結(jié)構(gòu)是Si/C雙原子構(gòu)成四面體；Si/C致其密度較小；相對(duì)其它陶瓷材料，碳化硅更是一種輕質(zhì)陶瓷材料。而由Si/C兩種原子構(gòu)成碳化硅也具有低熱膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱系數(shù)和耐熱震的性能特點(diǎn)[3]。
3.碳化硅陶瓷的應(yīng)用
得益于碳化硅陶瓷一系列優(yōu)良性能，使得碳化硅陶瓷在現(xiàn)代很多工業(yè)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用[4]，主要集中在耐火材料、耐磨高溫件、磨料模具和防彈裝甲等四個(gè)方面。
1）耐火材料：相對(duì)于磨料，碳化硅陶瓷在國(guó)外更多作為耐火材料；而我國(guó)也逐步擴(kuò)大了碳化硅陶瓷在耐火材料方面上的應(yīng)用。耐火材料碳化硅一般有三種牌號(hào)，各自應(yīng)用方向如表1所示。
表1黑色碳化硅的牌號(hào)及其應(yīng)用

2）耐磨高溫件：由于碳化硅陶瓷具有高硬度、耐酸堿化學(xué)腐蝕、良好的耐磨損性和導(dǎo)熱性，使得其常常被用于耐磨高溫件，如：高溫?zé)峤粨Q器和軋鋼機(jī)上的托輥。
3）磨料模具：碳化硅是除了金剛石和碳化硼后，硬度最大的材料；因此，在機(jī)械加工行業(yè)中，各種磨削用的砂布、砂輪、砂紙及各類磨料很多都是由碳化硅陶瓷材料制備而成的。
4) 防彈裝甲：現(xiàn)代化防彈材料追求防彈效果好、材質(zhì)輕和價(jià)格低廉三位一體；而碳化硅的高硬度、密度相對(duì)較小及價(jià)格低廉的特點(diǎn)，使得其在防彈裝甲上大有作為。在坦克、船艦、戰(zhàn)斗機(jī)、防彈頭盔和防彈衣領(lǐng)域，都有碳化硅陶瓷的一席之地。
4.5G時(shí)代下的碳化硅陶瓷
好比人類進(jìn)化伴隨智力發(fā)展和工具使用的升級(jí)，1G到5G的移動(dòng)通信革新大體是軟件和硬件的升級(jí)。作為學(xué)材料出身的筆者，更關(guān)注的是與5G發(fā)展相匹配相適應(yīng)地關(guān)鍵材料（硬件）。5G時(shí)代的核心繞不過半導(dǎo)體芯片；而SiC作為最新的第三代半導(dǎo)體材料，助力于5G移動(dòng)通信發(fā)展。5G時(shí)代的關(guān)鍵材料中，陶瓷材料也大有所作為[5]；那么，當(dāng)SiC作為陶瓷材料時(shí)，能否在5G時(shí)代分一杯羹呢？結(jié)合5G時(shí)代關(guān)鍵材料特點(diǎn)及碳化硅陶瓷性能,在這里對(duì)5G時(shí)代下碳化硅陶瓷可能應(yīng)用淺談一二。
1）手機(jī)電磁屏蔽材料：5G時(shí)代智能手機(jī)的內(nèi)部芯片尺寸和間距越來越小，可以說集成化程度和信號(hào)傳輸密度高；這就導(dǎo)致手機(jī)內(nèi)部的電磁干擾越發(fā)嚴(yán)重，故手機(jī)電磁屏蔽材料是5G時(shí)代智能手機(jī)不可或缺的組成部分。據(jù)報(bào)道，碳化硅陶瓷復(fù)合材料具有吸波特性[6]，加上它本身密度小和機(jī)械強(qiáng)度高,故有望作為5G智能手機(jī)內(nèi)部小型輕量化的吸波器件。
2）手機(jī)導(dǎo)熱散熱材料：5G時(shí)代智能手機(jī)因功能越發(fā)強(qiáng)大，從而手機(jī)內(nèi)部的芯片和模組集成化和密集化程度增大，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)熱急劇增加。而半導(dǎo)體器件失效關(guān)鍵原因之一就是熱引發(fā)的，因此開發(fā)出配套良好的導(dǎo)熱散熱材料是十分迫切的。就導(dǎo)熱散熱陶瓷來講，氧化鋁陶瓷是目前最為成熟材料。不過，氧化鋁陶瓷還是具有導(dǎo)熱低與半導(dǎo)體芯片熱膨脹系數(shù)相差大的缺點(diǎn)，容易累加內(nèi)應(yīng)力致芯片失效，故很難適應(yīng)5G時(shí)代對(duì)導(dǎo)熱散熱材料的要求。而碳化硅陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)高，熱膨脹系數(shù)小并且和芯片熱膨脹系數(shù)匹配度極高；此外，如果5G時(shí)代，芯片材料使用的是最新一代的SiC半導(dǎo)體，熱膨脹系數(shù)匹配度就趨于完美了。故，SiC陶瓷在5G時(shí)代的手機(jī)導(dǎo)熱散熱材料領(lǐng)域有良好的前景。

碳化硅陶瓷精雕機(jī)

對(duì)于碳化硅陶瓷的加工，很多時(shí)候需要用到專用的CNC機(jī)床，例如：陶瓷精雕機(jī)，這是一種在傳統(tǒng)CNC基礎(chǔ)上衍生出的一臺(tái)新機(jī)型，具有很好的防護(hù)性能和加工精度，如需了解該機(jī)詳情可在本站內(nèi)查看。
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