碳化硅是什么材料

碳化硅是一种无机物，化学式为SiC，由石英砂、石油焦(或煤焦)、锯末(生产绿色碳化硅需加盐)等原料在电阻炉中高温熔炼而成。碳化硅也是自然界的稀有矿物，莫桑石。在碳、氮、硼等非氧化物高科技耐火材料中，碳化硅是应用最广泛、最经济的一种，可称为金刚石砂或耐火砂。我国工业化生产的碳化硅可分为黑碳化硅和绿碳化硅，均为六方晶体，比重为320~325，显微硬度为2840~3320kg/mm2。

碳化硅在众多领域的应用大多是它的五类产品的应用体现，即先进陶瓷、耐火材料、磨料磨具、半导体器件及冶金原料。

1、力学性能：高硬度（克氏硬度为3000kg/mm2），可以切割红宝石；高耐磨性，仅次于金刚石。

2、热学性能：热导率超过金属铜，是Si的3倍，是GaAs的8～10倍，散热性能好，对于大功率器件非常重要。SiC的热稳定性较高，在常压下不可能熔化SiC。

3、化学性能：耐腐蚀性非常强，室温下几乎可以抵抗任何已知的腐蚀剂。SiC表面易氧化生成SiO2薄层，能防止其进一步氧化，在高于1700℃时，这层氧化膜熔化并迅速发生氧化反应。

4、电学性能：4H-SiC和6H-SiC带隙约是Si的3倍，是GaAs的2倍；其击穿电场强度高于Si一个数量级，饱和电子漂移速度是Si的25倍。4H-SiC的带隙比6H-SiC更宽。下表为几种半导体材料特性比较。

碳化硅的特点

在碳化硅中，Si-C间的平均键能为3000kJ/mol，由于具有强的共价键结构，碳化硅具有许多优良的性能，比如耐高温、高硬度、高强度、低热膨胀系数、优良的抗热震性、高热传导率、抗蠕变性和化学稳定性等。

在高温下(不超过1600℃)，碳化硅的强度几乎不降低，能够保持良好的键合强度，适用于高压高温、磨损、辐射、腐蚀等一些条件比较严酷的工业领域。碳化硅在功能陶瓷和高级耐火材料的制备中可以作为原料，也可以作为冶金行业的原料，还可以用于磨料使用。

以上内容参考  百度百科-碳化硅

性能：碳化硅以大约250种晶体形式存在。由于碳化硅拥有一系列相似晶体结构的同质多型体使得碳化硅具有同质多晶的特点。这些多晶型的晶体结构在两个维度上相同，在第三个维度上不同。因此，它们可以被视为按一定顺序堆叠的层。

用途： 磨料和切割工具。碳化硅磨片。

由于碳化硅的耐用性和低成本，在现代宝石加工中作为常用磨料使用。因其较高的硬度，在制造行业中也用于磨削加工过程，如金刚砂砂轮、砂纸、研磨膏等。

制备：

七彩碳化硅，彩虹般的光泽则是其表面产生的二氧化硅钝化层所致。

由于自然界中的莫桑石非常罕有，所以碳化硅多为人造。制造碳化硅最常见的方法是将细的二氧化硅颗粒与焦炭混合，并置入石墨电阻炉中，加热到1600至2500°C之间便可制得碳化硅。

另一种方法是将纯净的二氧化硅颗粒放置在植物性材料（比如谷壳）中，通过热分解有机质材料生成的碳还原二氧化硅产生硅单质，随后多余的碳与单质硅反应产生碳化硅。此外，还可以利用生产金属硅化物和硅铁合金的副产物硅灰与石墨混合，在1500°C的条件下用石墨加热转化成碳化硅。

碳化硅是一种非常硬的陶瓷材料，具有很高的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性。它具有以下特点和用途：

高硬度：碳化硅是一种非常硬的材料，硬度接近于钻石。因此，它可以用于制造切割工具、研磨头、砂纸和磨料等。

高耐磨性：碳化硅非常耐磨，即使在高温和恶劣的环境下也能保持稳定性。它被广泛用于制造机械密封件、热电耦、汽车零部件和高温陶瓷。

高温稳定性：碳化硅可以在极端的高温下保持稳定性，具有较高的热导率和热震性能。因此，它被广泛应用于高温熔融金属处理、火箭发动机制造、高温窑炉等。

耐腐蚀性：碳化硅具有良好的耐腐蚀性，可以抵御大多数化学腐蚀和氧化。因此，它被广泛用于化学反应器、石油和天然气开采、电力等行业。

总的来说，碳化硅具有很多优良的物理和化学性质，可以广泛应用于制造、工业和科学领域。

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