一、碳化硅概述

碳化硅為一種典型的共價鍵結合的化合物，它在自然界中不存在，屬于人工合成制造的材料。碳化硅材料有許多優異的性能，如耐磨削、耐高溫、耐腐蝕、高熱導率、高化學穩定性、寬帶隙以及高電子遷移率等。由于碳化硅的超常硬度，最初應用于各種磨削工具、如砂輪、砂布、砂及各種磨料，在機械行業材料加工與磨削時大量使用，后來又作為鋼鐵冶煉中的還原劑與加熱元件。從而又發現它還有高溫熱穩定性、高熱傳導性、耐酸堿腐蝕性、低膨脹系數、抗熱震好等等一系列的優良性能。  

純碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)是無(wu)(wu)(wu)色(se)(se)(se)(se)(se)透明(ming)(ming)的結晶(jing)，工業碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)則有無(wu)(wu)(wu)色(se)(se)(se)(se)(se)、淡黃色(se)(se)(se)(se)(se)、淺(qian)綠(lv)(lv)(lv)色(se)(se)(se)(se)(se)、深(shen)綠(lv)(lv)(lv)色(se)(se)(se)(se)(se)、淺(qian)藍色(se)(se)(se)(se)(se)、深(shen)藍色(se)(se)(se)(se)(se)乃(nai)至黑色(se)(se)(se)(se)(se)，透明(ming)(ming)程度依次(ci)降低。按色(se)(se)(se)(se)(se)澤一般將碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)分(fen)為黑碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)（國內常用代(dai)號(hao)C 表示）和綠(lv)(lv)(lv)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)（代(dai)號(hao)GC）兩類。其中(zhong)從無(wu)(wu)(wu)色(se)(se)(se)(se)(se)的直到(dao)深(shen)綠(lv)(lv)(lv)色(se)(se)(se)(se)(se)的SiC都歸入(ru)(ru)綠(lv)(lv)(lv)碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)；暗(an)藍色(se)(se)(se)(se)(se)的至黑色(se)(se)(se)(se)(se)的則都歸入(ru)(ru)黑碳(tan)(tan)化(hua)硅(gui)。

1.1 發展歷史

天然的碳化硅即碳硅石（又稱莫桑石）很少，工業上使用的碳化硅是一種人工合成的材料，俗稱金剛砂。1891年由美國科學家艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗(yan)時，在實驗(yan)室偶然發現的一種碳(tan)(tan)化物，當時誤認為是金剛石的混合體(ti)，故取名金剛砂遜首，同年艾(ai)奇(qi)遜研究(jiu)出來了工(gong)業冶(ye)煉碳(tan)(tan)化硅(gui)的方法(fa)，也就是大(da)家常說的艾(ai)奇(qi)遜爐(lu)，一直(zhi)沿用(yong)至(zhi)今，以碳(tan)(tan)質(zhi)材料為爐(lu)芯體(ti)的電阻爐(lu)，通電加熱石英(ying)SIO2和碳(tan)(tan)的混合物生成碳(tan)(tan)化硅(gui)。

碳化硅用電爐生產以來，人們現是利用其硬度用作人造磨料，1893年用作了耐火材料，我(wo)國(guo)(guo)碳(tan)化硅的(de)研(yan)制較歐美等發達國(guo)(guo)家較晚于1949年由趙廣和研(yan)制成功。1951年6月第一(yi)臺制造SiC的(de)工業(ye)爐在第一(yi)砂輪廠建成，從此結束(shu)了中國(guo)(guo)不能生產SiC的(de)歷(li)史。

1.2 結構及性能

碳(tan)化硅(gui)分(fen)子(zi)式為四(si)面(mian)體，硅(gui)原子(zi)位于中(zhong)心，周(zhou)圍為碳(tan)原子(zi)。分(fen)子(zi)量為40.07，其中(zhong)含Si 70.045%,含C 29.955％。以共(gong)價(jia)鍵(jian)為主（共(gong)價(jia)鍵(jian)占(zhan)88％）結合(he)而成(cheng)的化合(he)物，其基本單元(yuan)為Si—C四(si)面(mian)體，硅(gui)原子(zi)位于中(zhong)心，周(zhou)圍為碳(tan)原子(zi)。所有結構(gou)的SiC均由Si—C四(si)面(mian)體堆積(ji)(ji)而成(cheng)，所不同(tong)的只是(shi)平行堆積(ji)(ji)或者反(fan)平行堆積(ji)(ji)（如(ru)圖所示）

碳(tan)化(hua)硅是(shi)一(yi)種(zhong)典型(xing)的(de)共價(jia)鍵結(jie)(jie)合的(de)穩(wen)定(ding)化(hua)合物。從理論上講,碳(tan)化(hua)硅均由SiC 四面(mian)體(ti)堆積而(er)成,所不(bu)同的(de)只是(shi)平行結(jie)(jie)合或反平行結(jie)(jie)合。SiC有(you)75 種(zhong)變體(ti),如α- SiC、β- SiC、3C -SiC、4H - SiC、15R- SiC 等,所有(you)這些結(jie)(jie)構可分為(wei)方(fang)晶(jing)系、六方(fang)晶(jing)系和菱(ling)形晶(jing)系,其(qi)中α- SiC、β- SiC 最為(wei)常(chang)見。α-SiC 是(shi)高溫(wen)穩(wen)定(ding)型(xing),β- SiC 是(shi)低(di)溫(wen)穩(wen)定(ding)型(xing)。β- SiC 在2100～2400 ℃可轉變為(wei)α- SiC ,β- SiC 可在1450℃左右溫(wen)度下由簡單(dan)的(de)硅和碳(tan)混(hun)合物制(zhi)得(de)。利用透射電子顯微(wei)鏡和X- 射線衍射檢測(ce)技術可對SiC 顯微(wei)體(ti)進行多(duo)型(xing)體(ti)分析和定(ding)量測(ce)定(ding)。為(wei)了區別各種(zhong)不(bu)同的(de)結(jie)(jie)構,需要(yao)有(you)相應的(de)命(ming)名方(fang)法(fa)。命(ming)名方(fang)法(fa)常(chang)用的(de)是(shi):把(ba)低(di)溫(wen)類型(xing)的(de)立方(fang)碳(tan)化(hua)硅叫做(zuo)β—SiC ,而(er)其(qi)余六方(fang)的(de)、菱(ling)形的(de)晶(jing)胞(bao)結(jie)(jie)構一(yi)律(lv)稱(cheng)為(wei)α—SiC。

碳化硅化學性質

工業生產的碳化硅砂除主(zhu)成分SiC外，通常(chang)含有(you)的雜質。這些雜質主(zhu)要有(you)：

1) 游離硅(gui)。它一(yi)部分溶解于(yu)SiC晶體中，一(yi)部分與其雜質（如鐵、鋁、鈣

等）形(xing)成合金而粘附于晶體上或嵌在晶體中(zhong)。

2) 游離(li)二(er)氧化(hua)硅。通常存在(zai)于(yu)晶體(ti)表(biao)面。大都是由于(yu)電阻爐冷卻過(guo)程中(zhong)SiC與空氣中(zhong)氧氣或水蒸(zheng)汽接觸(chu)氧化(hua)而生(sheng)成的。當配料中(zhong)硅質原料過(guo)剩時，它也會通過(guo)蒸(zheng)發、凝(ning)聚在(zai)碳化(hua)硅晶體(ti)表(biao)面上。爐內還可能出現白色(se)絨毛狀SiO2。

3) 碳(tan)。碳(tan)一部(bu)分包裹在SiC晶體，一部(bu)分和(he)金屬雜質(zhi)形(xing)成碳(tan)化(hua)物。當配料中碳(tan)過量時，可看(kan)到明顯(xian)的游離狀(zhuang)態的碳(tan)粒。

4) 鐵(tie)、鋁、鈣、鎂(mei)等。由于爐內的高(gao)溫還原(yuan)氣氛(fen)，含在(zai)結晶塊中的這些(xie)雜(za)(za)質(zhi)大都呈合金狀態或碳化物狀態。鐵(tie)、鎂(mei)、鈣等雜(za)(za)質(zhi)不進(jin)入晶格，而堆積在(zai)晶粒的界(jie)面上和氣孔中。進(jin)入SiC晶格的主要雜(za)(za)質(zhi)有氮(dan)、鋁、硼等，它們對(dui)晶體(ti)的導電性有重(zhong)要影響。

1.3 生產方式

碳化硅電阻爐

艾奇遜的最(zui)初的碳化硅冶煉(lian)爐

它表示丁最早的(de)(de)(de)冶煉碳化硅的(de)(de)(de)電(dian)(dian)阻爐(lu)。這是一個用耐(nai)火磚做(zuo)的(de)(de)(de)砌床(chuang)，里面裝有硅砂、焦炭、食鹽(yan)配成的(de)(de)(de)混合料(liao)，兩根(gen)炭素電(dian)(dian)極深入砌床(chuang)之中。專(zhuan)用的(de)(de)(de)石(shi)墨爐(lu)心配置在電(dian)(dian)報之間，提供了一條最初(chu)的(de)(de)(de)導電(dian)(dian)通路．發電(dian)(dian)機接(jie)到電(dian)(dian)極上。大電(dian)(dian)流通過(guo)爐(lu)心，產生很大的(de)(de)(de)熱量(liang)，包(bao)圍爐(lu)心的(de)(de)(de)混合料(liao)按(an)如下總的(de)(de)(de)方(fang)程(cheng)轉化為碳化硅：

SiO2十(shi)3C＝SiC十(shi)2CO

1.4 應用領域

碳(tan)化硅主要(yao)有四(si)大應用(yong)領域，即：功(gong)能(neng)陶瓷、高級(ji)耐火材料(liao)、磨料(liao)及冶金原料(liao)。碳(tan)化硅粗料(liao)已能(neng)大量(liang)供應，不(bu)能(neng)算高新技術(shu)產品，而(er)技術(shu)含(han)量(liang)極高的納米級(ji)碳(tan)化硅粉體的應用(yong)短時間不(bu)可能(neng)形(xing)成規模經濟(ji)。

⑴作為磨料，可用來做磨具，如砂(sha)輪(lun)、油石、磨頭、砂(sha)瓦類等。

⑵作為冶金脫氧劑(ji)和耐高溫材料(liao)。

⑶高純度的(de)單晶(jing)，可用于制造半導體、制造碳化(hua)硅纖(xian)維。

主要用途：用于3—12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半(ban)導體產業、壓(ya)電晶體產業工程性(xing)加(jia)工材料。

用于半導體、避雷針、電路元件、高溫(wen)應(ying)用、紫外(wai)光偵檢器(qi)、結構材料、天文(wen)、碟剎、離合(he)器(qi)、柴油微粒濾清器(qi)、細絲高溫(wen)計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護(hu)具、觸媒(mei)擔體等領域。

二、我國碳(tan)化硅產業現狀

2.1 發展歷史

我國的碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)于1949年(nian)6月由趙光和研(yan)制(zhi)(zhi)成(cheng)功，1951年(nian)1月，第(di)一臺碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)冶煉(lian)爐(lu)在(zai)第(di)一砂(sha)(sha)輪廠建成(cheng)，從此結束了中國不能生產碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的歷史(shi)，1952年(nian)8月，第(di)一砂(sha)(sha)輪廠又試制(zhi)(zhi)成(cheng)功了綠碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)。后續又相繼(ji)發展了避(bi)雷器用(yong)碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)，立方碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)，鈰碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和非磨料碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)。1969年(nian)，第(di)一和第(di)二砂(sha)(sha)輪廠建成(cheng)4000KW活動式電阻(zu)爐(lu)。1980年(nian)，第(di)一砂(sha)(sha)輪廠建立8000KW大型電阻(zu)爐(lu)。時至(zhi)今日(ri)，很多碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)冶煉(lian)廠家都是用(yong)12500—40000LKW電阻(zu)冶進行煉(lian)爐(lu)。

2.2 現狀（產能、產量、分布、工藝、裝備(bei)、技(ji)術、產品質量、環保及發展(zhan)方向等(deng)情況）

我國有(you)碳化(hua)硅(gui)產業在高峰時有(you)冶(ye)(ye)煉企(qi)業200多(duo)家，年(nian)生(sheng)產能(neng)力220多(duo)萬(wan)噸（其中：綠碳化(hua)硅(gui)塊120多(duo)萬(wan)噸，黑碳化(hua)硅(gui)塊約100萬(wan)噸）。綠碳化(hua)硅(gui)冶(ye)(ye)煉變(bian)壓(ya)器功(gong)率大多(duo)為(wei)(wei)6300~12500kVA，黑碳化(hua)硅(gui)最大冶(ye)(ye)煉變(bian)壓(ya)器為(wei)(wei)32000kVA。加工(gong)制砂(sha)、微粉生(sheng)產企(qi)業300多(duo)家，年(nian)生(sheng)產能(neng)力200多(duo)萬(wan)噸。

現在冶(ye)煉企業(ye)60家左(zuo)右，年(nian)生(sheng)產能力90多(duo)萬噸(dun)（其中：綠碳(tan)化(hua)(hua)硅塊12萬噸(dun)，黑碳(tan)化(hua)(hua)硅塊約(yue)80萬噸(dun)）。綠碳(tan)化(hua)(hua)冶(ye)煉變壓器功率(lv)多(duo)在12500kVA以上，黑碳(tan)化(hua)(hua)硅煉變壓器功率(lv)多(duo)為(wei)3000kVA—40000kVA。加工制砂、微粉生(sheng)產企業(ye)100多(duo)家，年(nian)生(sheng)產能力100多(duo)萬噸(dun)。

碳化硅冶煉企業主要集中到甘肅、寧夏，新疆、內蒙和四川。碳化硅加工制砂微粉生產企業主要分布在河南、山東、江蘇、黑龍江等省。　　

我國碳化(hua)硅(gui)冶煉生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)、技術裝備(bei)(bei)和單噸能耗達(da)到(dao)世(shi)界領(ling)先水(shui)平。黑、綠碳化(hua)硅(gui)原塊的質(zhi)量水(shui)平也屬世(shi)界級。我國碳化(hua)硅(gui)與世(shi)界先進水(shui)平的差(cha)距(ju)主要集中在幾個方(fang)面：一是(shi)在生(sheng)產(chan)(chan)(chan)過程中很(hen)少使用(yong)大型機械設備(bei)(bei)，很(hen)多工序依(yi)靠人(ren)力完成，人(ren)均碳化(hua)硅(gui)產(chan)(chan)(chan)量較低；二是(shi)在碳化(hua)硅(gui)深加工產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)質(zhi)量管理(li)不夠(gou)(gou)精細(xi)，產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)質(zhi)量的穩定性不夠(gou)(gou)；三是(shi)某些尖(jian)端產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)的性能指標與發達(da)國家同類產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)相比有(you)一定差(cha)距(ju)。隨著環(huan)保形勢發展，基本完成了由開放式冶煉到(dao)封(feng)閉(bi)冶煉的改(gai)進，實現了一氧化(hua)碳全(quan)部(bu)回收(shou)。

2.3 優勢及存(cun)在的問題

全(quan)球碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)達到1萬(wan)噸(dun)以(yi)(yi)上的(de)國(guo)家(jia)有13個，占全(quan)球總(zong)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)的(de)98%。其中中國(guo)碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)，占全(quan)球總(zong)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)的(de)80%以(yi)(yi)上。中國(guo)是世界當(dang)之無愧的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)第(di)一大國(guo)，但我國(guo)碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)品以(yi)(yi)低(di)端(duan)為主，不管在高(gao)端(duan)耐火材(cai)料、高(gao)端(duan)碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)磨(mo)料、碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)晶圓用碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)原料，都依靠進口為主。中國(guo)的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)(chan)業屬于典型的(de)基礎勞(lao)動(dong)密集(ji)型產(chan)(chan)(chan)業，大而不強。處于碳(tan)化(hua)硅(gui)(gui)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)產(chan)(chan)(chan)業鏈的(de)對低(di)端(duan)。

三、碳化硅在(zai)耐火材料中的(de)應(ying)用

3.1 耐磨性

碳化硅硬度僅次于金剛石，具有較(jiao)強的(de)耐磨(mo)性能(neng)，是耐磨(mo)管(guan)道(dao)、葉輪、泵室、旋流器，礦斗內襯的(de)理想材(cai)料，其(qi)耐磨(mo)性能(neng)是鑄鐵．橡膠使(shi)用(yong)壽命的(de)5—20倍，也是航空飛行跑道(dao)的(de)理想材(cai)料之一。以特殊(shu)工藝把碳化硅粉末(mo)涂(tu)布(bu)于水(shui)輪機葉輪或汽缸體的(de)內壁，可提高其(qi)耐磨(mo)性而延長使(shi)用(yong)壽命1～2倍。

3.2 抗侵蝕性

在硅(gui)(gui)酸(suan)鹽結合碳化硅(gui)(gui)材料的結合基料內所含的SiO2與其(qi)物(wu)質接觸時(shi)容(rong)易形(xing)成低熔點的化合物(wu)，易被熔渣侵蝕，因而這類碳化硅(gui)(gui)的耐化學(xue)性能(neng)較差。由于大多數金屬熔體都不能(neng)潤濕氮化硅(gui)(gui)或氧氮化硅(gui)(gui)，所以它(ta)們顯示(shi)出(chu)比硅(gui)(gui)酸(suan)鹽結合碳化硅(gui)(gui)更好的耐侵蝕性能(neng)。

3.3 抗熱震性 

由(you)(you)于碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)的(de)(de)導熱(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)高和(he)熱(re)(re)膨(peng)脹系(xi)(xi)數(shu)小(xiao)，此碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)耐(nai)火(huo)材料(liao)的(de)(de)耐(nai)熱(re)(re)沖擊(ji)(ji)(ji)性(xing)很好。碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)制(zhi)品(pin)的(de)(de)耐(nai)熱(re)(re)震性(xing)能也與(yu)結(jie)合(he)基料(liao)的(de)(de)類型(xing)和(he)性(xing)質有(you)著密切的(de)(de)關系(xi)(xi)。測(ce)試(shi)(shi)證明：把樣品(pin)迅速(su)放入1200攝氏度的(de)(de)電(dian)爐內加(jia)熱(re)(re)20min，然(ran)(ran)后取出(chu)在空氣中冷(leng)(leng)卻并測(ce)定(ding)彈(dan)(dan)(dan)性(xing)模量(liang)(liang)的(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)。硅(gui)(gui)(gui)酸鹽結(jie)合(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)制(zhi)品(pin)的(de)(de)彈(dan)(dan)(dan)性(xing)模量(liang)(liang)隨(sui)著冷(leng)(leng)熱(re)(re)沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)次(ci)數(shu)增(zeng)加(jia)呈(cheng)(cheng)現(xian)出(chu)比較平緩的(de)(de)逐漸(jian)下(xia)降的(de)(de)趨(qu)勢。而氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)結(jie)合(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)制(zhi)品(pin)則不同，在第30次(ci)冷(leng)(leng)循(xun)環試(shi)(shi)驗(yan)(yan)之前，它的(de)(de)彈(dan)(dan)(dan)性(xing)模量(liang)(liang)隨(sui)著熱(re)(re)沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)次(ci)數(shu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)變化(hua)(hua)(hua)(hua)很小(xiao)，能保持著一個相(xiang)當恒定(ding)的(de)(de)數(shu)值。然(ran)(ran)而經(jing)過第31次(ci)熱(re)(re)沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)后，試(shi)(shi)樣彈(dan)(dan)(dan)性(xing)模量(liang)(liang)迅速(su)下(xia)降，突然(ran)(ran)性(xing)破壞。氧氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)結(jie)合(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)制(zhi)品(pin)與(yu)硅(gui)(gui)(gui)酸鹽結(jie)合(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)制(zhi)品(pin)相(xiang)似，沒有(you)突然(ran)(ran)性(xing)破壞的(de)(de)現(xian)象(xiang)，彈(dan)(dan)(dan)性(xing)模量(liang)(liang)隨(sui)著熱(re)(re)沖擊(ji)(ji)(ji)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)次(ci)數(shu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)呈(cheng)(cheng)平緩的(de)(de)下(xia)降趨(qu)勢。實際應用(yong)過程中，由(you)(you)于硅(gui)(gui)(gui)酸鹽結(jie)合(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)制(zhi)品(pin)在受到(dao)熱(re)(re)沖擊(ji)(ji)(ji)作用(yong)之后的(de)(de)破壞之前可(ke)以觀察到(dao)制(zhi)品(pin)發生膨(peng)脹、開裂和(he)變形，可(ke)以容易預知(zhi)材料(liao)使用(yong)壽命。

3.4 高導熱性

由于(yu)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)本身的(de)(de)熱(re)傳導(dao)(dao)(dao)性好，因此(ci)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含量(liang)高的(de)(de)耐火材料的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)熱(re)系數(shu)均較高，其導(dao)(dao)(dao)熱(re)系數(shu)大(da)都超過14.4W/(m.K)。碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)制(zhi)品在使用過程中其顆粒表面的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)熱(re)系數(shu)將會逐漸變小。結合基料的(de)(de)性質對碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)制(zhi)品的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)熱(re)系數(shu)有一(yi)定的(de)(de)影響，氧氮(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)結合和氮(dan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)結合碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)熱(re)系數(shu)較高，硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)酸鹽(yan)結合碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)熱(re)系數(shu)較小。

3.5 抗氧化性

碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)耐火材料制品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)同樣是隨著結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)基料的(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)型不同而呈明(ming)(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)差異。氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)能較(jiao)(jiao)(jiao)低，這可(ke)從它們的(de)(de)(de)(de)(de)顯微結(jie)(jie)(jie)構(gou)特點作(zuo)出(chu)解釋(shi)。因(yin)為氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)基料呈交織(zhi)纖維狀，透氣性(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)高，對碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)顆(ke)(ke)粒(li)所(suo)起的(de)(de)(de)(de)(de)保護(hu)作(zuo)用較(jiao)(jiao)(jiao)小；而在(zai)硅(gui)(gui)酸(suan)鹽結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)和(he)氧(yang)(yang)氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)制品(pin)中，在(zai)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)顆(ke)(ke)粒(li)表面上被連續基料包裹，因(yin)而具有較(jiao)(jiao)(jiao)強的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)能。硅(gui)(gui)酸(suan)鹽結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)氮化(hua)(hua)硅(gui)(gui)結(jie)(jie)(jie)合(he)(he)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)能在(zai)上述測試中顯示出(chu)相似的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)狀，但在(zai)長期(qi)使用中可(ke)明(ming)(ming)顯地顯示出(chu)它們之間的(de)(de)(de)(de)(de)區別。

3.6 抗粘渣性（舉例相關產品及(ji)應(ying)用）

抗(kang)渣(zha)(zha)(zha)性(xing)是指碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)磚在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫下(xia)抵抗(kang)爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)侵蝕和沖刷作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)能力，這里(li)爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)概(gai)念，從廣義上(shang)來說(shuo)(shuo)是指高(gao)(gao)溫下(xia)與(yu)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)磚相接觸的(de)(de)(de)(de)(de)冶金爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)、燃料灰分、飛塵、各種材(cai)料（包括固態、液態材(cai)料，如燒結水(shui)泥塊、煅燒石灰、鐵屑、熔融金屬、玻璃液等(deng)(deng)(deng)）和氣態物(wu)質（煤(mei)氣、一氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)、氟、硫、鋅、堿蒸氣）等(deng)(deng)(deng)。作(zuo)為(wei)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)耐火澆注料難以(yi)被渣(zha)(zha)(zha)潤濕的(de)(de)(de)(de)(de)原因是因為(wei)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)自身材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)因素(su)SiC具(ju)有α β兩種晶(jing)(jing)型及β—SiC的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)結構其(qi)中α-SiC存(cun)(cun)在(zai)(zai)著(zhu)4H、15R和6H等(deng)(deng)(deng)約120種多(duo)型體(ti)(ti)，其(qi)中6H多(duo)型體(ti)(ti)是工(gong)業(ye)上(shang)應用(yong)較(jiao)為(wei)廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)6H-SiC中Si與(yu)C交替成(cheng)層(ceng)狀堆積，Si層(ceng)間(jian)或C層(ceng)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離為(wei)2.5?，Si—C的(de)(de)(de)(de)(de)原子間(jian)距(ju)約為(wei)1.9?。SiC的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)種型體(ti)(ti)之間(jian)存(cun)(cun)在(zai)(zai)著(zhu)一定的(de)(de)(de)(de)(de)熱穩(wen)定性(xing)關系，α β晶(jing)(jing)型也相互(hu)轉化(hua)(hua)(hua)，溫度在(zai)(zai)1600℃以(yi)下(xia)時(shi)SiC以(yi)β-SiC形式存(cun)(cun)在(zai)(zai)。當溫度高(gao)(gao)于1600℃時(shi)β—SiC通過(guo)再(zai)結晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)方式緩慢(man)轉變(bian)成(cheng)α—SiC的(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)種變(bian)形體(ti)(ti)(4H、15R、6H等(deng)(deng)(deng))。對(dui)于α—β轉化(hua)(hua)(hua)來說(shuo)(shuo)需要較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)壓力，而對(dui)β—α轉化(hua)(hua)(hua)來說(shuo)(shuo)僅需較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)壓力。碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)(gui)各類型體(ti)(ti)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)轉化(hua)(hua)(hua)不(bu)產生(sheng)體(ti)(ti)積效應。SiC是共價(jia)鍵性(xing)很強的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)。在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫下(xia)仍保持高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)鍵合強度，因此(ci)SiC硬(ying)度高(gao)(gao)，彈性(xing)模量大，具(ju)有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐磨損性(xing)能，不(bu)會被大多(duo)數(shu)酸(suan)堿溶液所侵蝕。對(dui)于渣(zha)(zha)(zha)的(de)(de)(de)(de)(de)侵入和與(yu)渣(zha)(zha)(zha)反(fan)應后生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)熔點(dian)低，當與(yu)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)等(deng)(deng)(deng)相比是，耐渣(zha)(zha)(zha)性(xing)明顯要好。

四、結語

碳化硅為一種典型的共價鍵結合的化合物，有許多優異的性能，如耐磨削、耐高溫、耐腐蝕、高熱導率、高化學穩定性、寬帶隙以及高電子遷移率等。使其廣泛應用在磨料磨具、耐火材料(liao)、特種(zhong)陶瓷(ci)、電子晶(jing)體等方向的(de)應(ying)用(yong)，隨著(zhu)中(zhong)國制造(zao)業(ye)的(de)進一步完善(shan)和應(ying)用(yong)，碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)也會在更多的(de)領域得到(dao)應(ying)用(yong)，我(wo)(wo)們(men)需要(yao)在碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)的(de)高(gao)端應(ying)用(yong)領域逐(zhu)步實現國產碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)的(de)國際化(hua)(hua)(hua)替代(dai)(dai)，真正做到(dao)既大(da)有強。并且隨著(zhu)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)在第三(san)代(dai)(dai)半導(dao)體使用(yong)的(de)爆發(fa)，新(xin)的(de)風(feng)口(kou)已(yi)經到(dao)來(lai)，讓我(wo)(wo)們(men)共同協作為國內碳(tan)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)行業(ye)高(gao)端發(fa)展而(er)努力！

作者：中國機床工具工業協會(hui)磨料磨具分會(hui)高(gao)級(ji)顧問(wen) 楊荻(di)帆

  粉體技術(shu)專家(jia) 毋水鑫