碳化硅應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用范圍

碳化硅主要有四大應(yīng)用領(lǐng)域，即：功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應(yīng)，不能算高新技術(shù)產(chǎn)品，而技術(shù)含量極高 的納米級(jí)碳化硅粉體的應(yīng)用短時(shí)間不可能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

⑴ 作為磨料，可用來(lái)做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類(lèi)等。

⑵ 作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。

⑶ 高純度的單晶，可用于制造半導(dǎo)體、制造碳化硅纖維。

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(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、壓電晶體產(chǎn)業(yè)工程性加工材料。

用于半導(dǎo)體、避雷針、電路元件、高溫應(yīng)用、紫外光偵檢器、結(jié)構(gòu)材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細(xì)絲高溫計(jì)、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護(hù)具、觸媒擔(dān)體等領(lǐng)域。

碳化硅磨料磨具

主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產(chǎn)品中單晶硅、多晶硅和電子行業(yè)的壓電晶體等方面的研磨、拋光等。

碳化硅化工

可用做煉鋼的脫氧劑和鑄鐵組織的改良劑，可用做制造四氯化硅的原料，是硅樹(shù)脂工業(yè)的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強(qiáng)復(fù)合脫氧劑，取代了傳統(tǒng)的硅粉碳粉進(jìn)行脫氧，和原工藝相比各項(xiàng)理化性能更加穩(wěn)定，脫氧效果好，使脫氧時(shí)間縮短，節(jié)約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質(zhì)量，降低原輔材料消耗，減少環(huán)境污染，改善勞動(dòng)條件，提高電爐的綜合經(jīng)濟(jì)效益都具有重要價(jià)值。

碳化硅“三耐”材料

利用碳化硅具有耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性能良好、抗沖擊等特性，碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構(gòu)件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。

另一方面可用于有色金屬冶煉工業(yè)的高溫間接加熱材料，如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤(pán)、鋁電解槽、銅熔化爐內(nèi)襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護(hù)管等；用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級(jí)碳化硅陶瓷材料；還可以制做火箭噴管、燃?xì)廨啓C(jī)葉片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飛機(jī)跑道太陽(yáng)能熱水器等的理想材料之一。

碳化硅有色金屬

利用碳化硅具有耐高溫，強(qiáng)度大，導(dǎo)熱性能良好，抗沖擊，作高溫間接加熱材料，如堅(jiān)罐蒸餾爐，精餾爐塔盤(pán)，鋁電解槽，銅熔化爐內(nèi)襯，鋅粉爐用弧型板，熱電偶保護(hù)管等。

碳化硅鋼鐵

利用碳化硅的耐腐蝕，抗熱沖擊耐磨損，導(dǎo)熱好的特點(diǎn)，用于大型高爐內(nèi)襯提高了使用壽命。

碳化硅冶金選礦

碳化硅硬度僅次于金剛石，具有較強(qiáng)的耐磨性能，是耐磨管道、葉輪、泵室、旋流器、礦斗內(nèi)襯的理想材料，其耐磨性能是鑄鐵.橡膠使用壽命的5-20倍也是航空飛行跑道的理想材料之一。

碳化硅建材陶瓷砂輪工業(yè)

利用其導(dǎo)熱系數(shù)、熱輻射、高熱強(qiáng)度大的特性，制造薄板窯具，不僅能減少窯具容量，還提高了窯爐的裝容量和產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，是陶瓷釉面烘烤燒結(jié)理想的間接材料。

碳化硅節(jié)能

利用良好的導(dǎo)熱和熱穩(wěn)定性，作熱交換器，燃耗減少20%，節(jié)約燃料35%，使生產(chǎn)率提高20-30%，特別是礦山選廠用排放輸送管道的內(nèi)放，其耐磨程度是普通耐磨材料的6-7倍。

磨料粒度及其組成按GB/T2477--83。磨料粒度組成測(cè)定方法按GB/T2481--83。

碳化硅珠寶

合成碳化硅（Synthetic Moissanite）又名合成莫桑石、合成碳硅石（化學(xué)成分SiC），色散0.104，比鉆石（0.044）大，折射率2.65-2.69（鉆石2.42），具有與鉆石相同的金剛光澤，“火彩”更強(qiáng)，比以往任何仿制品更接近鉆石。

噴砂除銹：

該品采用棕剛玉微粉經(jīng)高強(qiáng)壓力擠壓，高溫?zé)Y(jié)成型，硬度適中，干凈清潔，不易破碎.，反復(fù)多次使用，噴砂效果好。

1、鋼鐵、鋼管、鋼結(jié)構(gòu)不銹鋼制品的表面亞光處理，噴涂前噴砂除銹處理。

2、用于各種模具的清理。

3、可清除各類(lèi)機(jī)件拉應(yīng)力，增加疲勞壽命。

4、半導(dǎo)體器件、塑封對(duì)管上錫前的清理去除邊刺。

5、醫(yī)療器械、紡織機(jī)械及各類(lèi)五金制品的噴丸強(qiáng)化光飾加工。

6、各種金屬管、有色金屬精密鑄件的清理及去除毛刺殘?jiān)?/p>

碳化硅是由美國(guó)人艾奇遜在1891年電熔金剛石實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室偶然發(fā)現(xiàn)的一種碳化物，當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是金剛石的混合體，故取名金剛砂，1893年艾奇遜研究出來(lái)了工業(yè)冶煉碳化硅的方法，也就是大家常說(shuō)的艾奇遜爐，一直沿用至今，以碳質(zhì)材料為爐芯體的電阻爐，通電加熱石英SiO₂和碳的混合物生成碳化硅。

關(guān)于碳化硅的幾個(gè)事件

1905年 第一次在隕石中發(fā)現(xiàn)碳化硅。

1907年 第一只碳化硅晶體發(fā)光二極管誕生。

1955年 理論和技術(shù)上重大突破，LELY提出生長(zhǎng)高品質(zhì)碳化概念，從此將SiC作為重要的電子材料。

1958年 在波士頓召開(kāi)第一次世界碳化硅會(huì)議進(jìn)行學(xué)術(shù)交流。

1978年 六、七十年代碳化硅主要由前蘇聯(lián)進(jìn)行研究。到1978年首次采用“LELY改進(jìn)技術(shù)”的晶粒提純生長(zhǎng)方法。

1987年～至今以CREE的研究成果建立碳化硅生產(chǎn)線，供應(yīng)商開(kāi)始提供商品化的碳化硅基。

①磨料級(jí)碳化硅技術(shù)條件按GB/T2480—96。各牌號(hào)的化學(xué)成分由表6-6-47和表6-6-48給出。

②磨料粒度及其組成、磨料粒度組成測(cè)定方法：按GB/T2481.2-2009。

GB/T 9258.1-2000|涂附磨具用磨料 粒度分析 第1部分：粒度組成

GB/T 9258.2-2008|涂附磨具用磨料 粒度分析 第2部分：粗磨粒P12～P220粒度組成的測(cè)定

GB/T 9258.3-2000|涂附磨具用磨料 粒度分析 第3部分：微粉P240～P2500粒度組成的測(cè)定

長(zhǎng)白山脈、河南、河北石家莊靈壽縣、青海、甘肅、寧夏、新疆、四川、哈爾濱、湖南、貴州、湖北丹江口等地。

碳化硅產(chǎn)能情況

中國(guó)有碳化硅冶煉企業(yè)200多家，年生產(chǎn)能力220多萬(wàn)噸（其中：綠碳化硅塊120多萬(wàn)噸，黑碳化硅塊約100萬(wàn)噸）。冶煉變壓器功率大多為6300~12500kVA，最大冶煉變壓器為32000kVA。加工制砂、微粉生產(chǎn)企業(yè)300多家，年生產(chǎn)能力200多萬(wàn)噸。2012年，中國(guó)碳化硅產(chǎn)能利用率不足45%。約三分之一的冶煉企業(yè)有加工制砂微粉生產(chǎn)線。碳化硅加工制砂微粉生產(chǎn)企業(yè)主要分布在河南、山東、江蘇、吉林、黑龍江等省。

中國(guó)碳化硅冶煉生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備和單噸能耗達(dá)到世界領(lǐng)先水平。黑、綠碳化硅原塊的質(zhì)量水平也屬世界級(jí)。中國(guó)碳化硅與世界先進(jìn)水平的差距主要集中在四個(gè)方面：一是在生產(chǎn)過(guò)程中很少使用大型機(jī)械設(shè)備，很多工序依靠人力完成，人均碳化硅產(chǎn)量較低；二是在碳化硅深加工產(chǎn)品上，對(duì)粒度砂和微粉產(chǎn)品的質(zhì)量管理不夠精細(xì)，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性不夠；三是某些尖端產(chǎn)品的性能指標(biāo)與發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品相比有一定差距；四是冶煉過(guò)程中一氧化碳直接排放。國(guó)外主要企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了封閉冶煉，而中國(guó)碳化硅冶煉幾乎全部是開(kāi)放式冶煉，一氧化碳全部直排。2012年，中國(guó)企業(yè)開(kāi)發(fā)出了封閉冶煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一氧化碳全部回收，但是距離全行業(yè)普及還有很長(zhǎng)的路要走。

根據(jù)中國(guó)機(jī)床工業(yè)協(xié)會(huì)磨料磨具專(zhuān)委會(huì)碳化硅專(zhuān)家委員會(huì)的數(shù)據(jù)，截至2012年底，全球碳化硅產(chǎn)能達(dá)260萬(wàn)噸以上，產(chǎn)能達(dá)到1萬(wàn)噸以上的國(guó)家有13個(gè)，占全球總產(chǎn)能的98%。其中中國(guó)碳化硅產(chǎn)能達(dá)到220萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)能的84%。

中國(guó)碳化硅冶煉企業(yè)主要分布在甘肅、寧夏、青海、新疆、四川等地，約占總產(chǎn)能85%。

2012年在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度放緩的情況下，生產(chǎn)情況普遍不理想，加之光伏企業(yè)舉步維艱，碳化硅作為耐材、磨料和光伏行業(yè)的基礎(chǔ)原材料，出口和內(nèi)銷(xiāo)均大幅下滑。綠碳化硅微粉加工企業(yè)更是身陷光伏企業(yè)的債務(wù)鏈條，多數(shù)冶煉企業(yè)沒(méi)有開(kāi)工，或者短暫開(kāi)工后即停產(chǎn)。

2012年全年中國(guó)黑碳化硅產(chǎn)能沒(méi)有正常釋放，一方面是成交緩慢，庫(kù)存消耗慢,占?jí)嘿Y金量大，另一方面是下游行業(yè)消費(fèi)商回款時(shí)間長(zhǎng)，欠款現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致某些企業(yè)資金鏈緊張。

2012年中國(guó)黑碳化硅的主產(chǎn)地為寧夏和甘肅，青海和新疆的原有產(chǎn)能逐漸被淘汰，加上湖北丹江口弘源的冶煉產(chǎn)能，共計(jì)76.9萬(wàn)噸， 2012年總產(chǎn)量約為34萬(wàn)噸，黑碳化硅冶煉企業(yè)的產(chǎn)能利用率約為44.5%。

中國(guó)綠碳化硅冶煉的主產(chǎn)地是甘肅、青海、新疆和四川。四川主要靠水力發(fā)電站供電，受到枯水期電力短缺的影響，一年的生產(chǎn)時(shí)間只在4-10月份，最長(zhǎng)能堅(jiān)持6個(gè)月的生產(chǎn)，但四川的冶煉爐幾乎沒(méi)有正常開(kāi)工，主要因?yàn)槭袌?chǎng)需求疲軟，庫(kù)存難以消耗。2012年前三季度，中國(guó)鋼鐵廠開(kāi)工率較低，只有到10月份以后鋼廠增加了開(kāi)工率，對(duì)原料和耐火材料的消耗才略有增加，消耗了部分庫(kù)存。

碳化硅市場(chǎng)需求

據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示：2012年全年，中國(guó)碳化硅出口16.47萬(wàn)噸，同比下降23.83%，出口2.75億美元，同比下降44.28%，出口平均價(jià)格1671.53美元/噸，同比下降26.84%。出口量?jī)r(jià)大幅度下降。全年領(lǐng)證量合計(jì)17.1萬(wàn)噸，占全年出口量的104%。生產(chǎn)的碳化硅主要的出口國(guó)家有美國(guó)、日本、韓國(guó)、及某些歐洲國(guó)家。

從出口的20個(gè)省市分析，比2011年增加了一個(gè)新疆。出口數(shù)量在萬(wàn)噸以上的省市分別依次為寧夏、河南、江蘇、北京、遼寧和山東，合計(jì)出口量11.8萬(wàn)噸，占出口總量的71.64%，市場(chǎng)份額分別為18.21%、12.99%、12.71%、11.4%、9.72%和6.61%，六個(gè)省市出口數(shù)量均呈下滑態(tài)勢(shì)，其中寧夏同比下滑幅度最高，為32.62%；從出口單價(jià)看，同比下滑幅度最大的是遼寧，達(dá)35.3%，寧夏和江蘇的單價(jià)同比下滑也高于全國(guó)平均數(shù)。

中國(guó)碳化硅出口市場(chǎng)以亞洲和北美洲為主，出口份額分別占到全球出口份額的70.25%和23.76%，共出口到59個(gè)國(guó)別和地區(qū)，比2011年增加了6個(gè)。出口數(shù)量在千噸以上的國(guó)別和地區(qū)依次為日本、美國(guó)、韓國(guó)、臺(tái)灣、泰國(guó)、新加坡、印度、土耳其、墨西哥和德國(guó)，這10個(gè)國(guó)家和地區(qū)的合計(jì)出口數(shù)量為15.26萬(wàn)噸，占出口總量的92.64%。其中位列前四名的國(guó)別和地區(qū)出口數(shù)量占比分別為30.55%、23.25%、15.5%和13.63%，四個(gè)國(guó)別和地區(qū)的出口量之和占出口總量的82.93%。除韓國(guó)出口數(shù)量同比增長(zhǎng)85.5%外，土耳其和德國(guó)的數(shù)量同比增長(zhǎng)引人注目，但主銷(xiāo)國(guó)別和地區(qū)數(shù)量同比還是有較大程度下滑，其中對(duì)日本和美國(guó)的出口數(shù)量下滑幅度均達(dá)約40%。

從出口 13個(gè)關(guān)別分析，天津港走貨量高達(dá)9.16萬(wàn)噸，占出口總量的55.64%，仍位列第一；青島、大連、南京和上海港分別占15.98%、13.14%、11.49%和3.08%，位列第二至五位，其中大連關(guān)出貨量同比下滑幅度最高；以上5個(gè)關(guān)別出口量總和占出口總量的99.33%。

從各月出口情況分析，出口量上半年逐月提高，下半年跳躍較大，但當(dāng)月平均單價(jià)一降再降，第二季度全面跌破2000美元，三季度末止跌回穩(wěn)，但只在9月站上了2000美元，便又在第四季度一路下滑，全年最低價(jià)格出現(xiàn)在11月，為1345.58美元/噸，比全年2月的最高價(jià)格下跌了42.1%。

從出口的123家出口企業(yè)分析，出口數(shù)量在2000噸以上的企業(yè)有29家，這29家出口量之和為11.77萬(wàn)噸，占出口總量的71.4%；這29家主營(yíng)企業(yè)除2家出口價(jià)格有所上升外，其他均有大幅下滑，單價(jià)降幅最高的達(dá)73.6%；出口數(shù)量在1000-2000噸位之間的企業(yè)有12家，出口量之和為1.6萬(wàn)噸，占比為9.79%；另有32家企業(yè)出口數(shù)量在100噸以下，32家出口量之和只占出口總量的0.27%。

由于天然含量甚少，碳化硅主要多為人造。常見(jiàn)的方法是將石英砂與焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食鹽和木屑，置入電爐中，加熱到2000°C左右高溫，經(jīng)過(guò)各種化學(xué)工藝流程后得到碳化硅微粉。

碳化硅(SiC)因其很大的硬度而成為一種重要的磨料，但其應(yīng)用范圍卻超過(guò)一般的磨料。例如，它所具有的耐高溫性、導(dǎo)熱性而成為隧道窯或梭式窯的首選窯具材料之一，它所具有的導(dǎo)電性使其成為一種重要的電加熱元件等。制備SiC制品首先要制備SiC冶煉塊[或稱(chēng)：SiC顆粒料，因含有C且超硬，因此SiC顆粒料曾被稱(chēng)為：金剛砂。但要注意：它與天然金剛砂（石榴子石）的成分不同。在工業(yè)生產(chǎn)中，SiC冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料，輔助回收料、乏料，經(jīng)過(guò)粉磨等工序調(diào)配成為配比合理與粒度合適的爐料（為了調(diào)節(jié)爐料的透氣性需要加入適量的木屑，制備綠碳化硅時(shí)還要添加適量食鹽)經(jīng)高溫制備而成。高溫制備SiC冶煉塊的熱工設(shè)備是專(zhuān)用的碳化硅電爐，其結(jié)構(gòu)由爐底、內(nèi)面鑲有電極的端墻、可卸式側(cè)墻、爐心體(全稱(chēng)為：電爐中心的通電發(fā)熱體，一般用石墨粉或石油焦炭按一定的形狀與尺寸安裝在爐料中心，一般為圓形或矩形。其兩端與電極相連）等組成。該電爐所用的燒成方法俗稱(chēng)：埋粉燒成。它一通電即為加熱開(kāi)始，爐心體溫度約2500℃，甚至更高（2600～2700℃），爐料達(dá)到1450℃時(shí)開(kāi)始合成SiC（但SiC主要是在≥1800℃時(shí)形成），且放出CO。然而，≥2600℃時(shí)SiC會(huì)分解，但分解出的Si又會(huì)與爐料中的C生成SiC。每組電爐配備一組變壓器，但生產(chǎn)時(shí)只對(duì)單一電爐供電，以便根據(jù)電負(fù)荷特性調(diào)節(jié)電壓來(lái)基本上保持恒功率，大功率電爐要加熱約24 h，停電后生成SiC的反應(yīng)基本結(jié)束，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的冷卻就可以拆除側(cè)墻，然后逐步取出爐料。

高溫煅燒后的爐料從外到內(nèi)分別是：未反應(yīng)料（在爐中起保溫作用）、氧碳化硅（半反應(yīng)料，主要成分是C與SiO)、粘結(jié)物層（是粘結(jié)很緊的物料層，主要成分是C、SiO₂、40%～60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽）、無(wú)定形物層（主要成分是70%～90% SiC，而且是立方SiC 即 β-sic，其余是C、SiO₂及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸鹽）、二級(jí)品SiC層（主要成分是90%～95%SiC，該層已生成六方SiC，但結(jié)晶體較小、很脆弱，不能作為磨料）、一級(jí)品SiC（(SiC含量<96%，而且是六方SiC即口一SiC的粗大結(jié)晶體）、爐芯體石墨。在上述各層料中，通常將未反應(yīng)料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集，將氧碳化硅層的另一部分料與無(wú)定形物、二級(jí)品、部分粘結(jié)物一起收集為回爐料，而一些粘結(jié)很緊、塊度大、雜質(zhì)多的粘結(jié)物則拋棄之。而一級(jí)品則經(jīng)過(guò)分級(jí)、粗碎、細(xì)碎、化學(xué)處理、干燥與篩分、磁選后就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要制成碳化硅微粉還要經(jīng)過(guò)水選過(guò)程；要做成碳化硅制品還要經(jīng)過(guò)成型與結(jié)燒的過(guò)程。

碳化硅物質(zhì)特性

碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途，例如：以特殊工藝把碳化硅粉末涂布于水輪機(jī)葉輪或汽缸體的內(nèi)壁，可提高其耐磨性而延長(zhǎng)使用壽命1～2倍；用以制成的高級(jí)耐火材料，耐熱震、體積小、重量輕而強(qiáng)度高，節(jié)能效果好。低品級(jí)碳化硅（含SiC約85%）是極好的脫氧劑，用它可加快煉鋼速度，并便于控制化學(xué)成分，提高鋼的質(zhì)量。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。

碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石（10級(jí)），具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

碳化硅至少有70種結(jié)晶型態(tài)。α-碳化硅為最常見(jiàn)的一種同質(zhì)異晶物，在高于2000 °C高溫下形成，具有六角晶系結(jié)晶構(gòu)造（似纖維鋅礦）。β-碳化硅，立方晶系結(jié)構(gòu)，與鉆石相似，則在低于2000 °C生成，結(jié)構(gòu)如頁(yè)面附圖所示。雖然在異相觸媒擔(dān)體的應(yīng)用上，因其具有比α型態(tài)更高之單位表面積而引人注目，而另一種碳化硅，μ-碳化硅最為穩(wěn)定，且碰撞時(shí)有較為悅耳的聲音，但直至今日，這兩種型態(tài)尚未有商業(yè)上之應(yīng)用。

因其3.2g/cm³的比重及較高的升華溫度（約2700 °C） ，碳化硅很適合做為軸承或高溫爐之原料物件。在任何已能達(dá)到的壓力下，它都不會(huì)熔化，且具有相當(dāng)?shù)偷幕瘜W(xué)活性。由于其高熱導(dǎo)性、高崩潰電場(chǎng)強(qiáng)度及高最大電流密度，在半導(dǎo)體高功率元件的應(yīng)用上，不少人試著用它來(lái)取代硅[1]。此外，它與微波輻射有很強(qiáng)的耦合作用，并其所有之高升華點(diǎn)，使其可實(shí)際應(yīng)用于加熱金屬。

純碳化硅為無(wú)色，而工業(yè)生產(chǎn)之棕至黑色系由于含鐵之不純物。晶體上彩虹般的光澤則是因?yàn)槠浔砻娈a(chǎn)生之二氧化硅保護(hù)層所致。

碳化硅物質(zhì)結(jié)構(gòu)

純碳化硅是無(wú)色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同，而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC（稱(chēng)立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體，已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。碳化硅的工業(yè)制法是用優(yōu)質(zhì)石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊，經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種，都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。

碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見(jiàn)的礦物，莫桑石。

碳化硅又稱(chēng)碳硅石。在當(dāng)代C、N、B等非氧化物高技術(shù)耐火原料中，碳化硅為應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的一種?？梢苑Q(chēng)為金鋼砂或耐火砂。

碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加食鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

包括黑碳化硅和綠碳化硅，其中：綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑，通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。 常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體，一種是綠碳化硅，含SiC 97%以上，主要用于磨硬質(zhì)含金工具。另一種是黑碳化硅，有金屬光澤，含SiC 95%以上，強(qiáng)度比綠碳化硅大，但硬度較低，主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。

分子式為SiC，其硬度介于剛玉和金剛石之間，機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉，可作為磨料和其他某些工業(yè)材料使用。工業(yè)用碳化硅于1891年研制成功，是最早的人造磨料。在隕石和地殼中雖有少量碳化硅存在，但迄今尚未找到可供開(kāi)采的礦源。

純碳化硅是無(wú)色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類(lèi)和含量不同，而呈淺黃、綠、藍(lán)乃至黑色，透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的 α-SiC和立方體的β-SiC(稱(chēng)立方碳化硅)。α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體，已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。

碳化硅的工業(yè)制法是用優(yōu)質(zhì)石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊，經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。

碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個(gè)常用的基本品種，都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約98.5%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC99%以上，自銳性好，大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學(xué)玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。此外還有立方碳化硅，它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體，用以制作的磨具適于軸承的超精加工，可使表面粗糙度從Ra32～0.16微米一次加工到Ra0.04～0.02微米。

(1)黏土結(jié)合碳化硅磚

黏土結(jié)合碳化硅磚是以碳化硅為主要原料，以黏土為結(jié)合劑燒成的耐火制品。其特征是熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性和耐磨性好，是碳化硅系磚中最早開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種。

黏土結(jié)合碳化硅磚用黑色碳化硅為原料，其化學(xué)成分：SiC 98.0%，游離C 0.5%，F(xiàn)e 0.2%，游離SiO₂ 0.6%，用結(jié)合性能良好的軟質(zhì)黏土、紙漿廢液作結(jié)合劑。以往用的結(jié)合黏土比例較大，一般為10%～15%，現(xiàn)多用3%的黏土和5%的紙漿廢液。黏土加入量少的碳化硅磚熱導(dǎo)率比多黏土結(jié)合的碳化硅磚要高3～4倍，荷重軟化溫度和抗渣性也較高。結(jié)合黏土為3%的黏土結(jié)合碳化硅磚的制造工藝是，將粗、中、細(xì)SiC按可以獲得最大堆積密度的顆粒級(jí)配進(jìn)行配制。先干混均勻后再加入黏土，干混3min后加入紙漿廢液(密度1.26～1.289/cm³)4%，進(jìn)行混練。泥料水分約1.5%，困料12h后，泥料過(guò)4mm篩網(wǎng)，用壓磚機(jī)成型。磚坯體積密度2.5～2.79/cm³。在自然干燥條件下干燥2～4天，在隧道窯內(nèi)燒成，燒成溫度1400℃。

該制品用做陶瓷窯窯具(棚板、支架、匣缽等)，馬弗爐用馬弗罩，鋁精煉爐用爐襯磚，鋅蒸餾爐用蒸餾罐、水泥回轉(zhuǎn)窯冷卻器等。

(2)氮化硅結(jié)合碳化硅磚

氮化硅結(jié)合碳化硅磚是用SiC和Si粉為原料，經(jīng)氮化燒成的耐火制品。其特點(diǎn)是以Si₃N₄為結(jié)合相。Si₃N₄以針狀或纖維狀結(jié)晶存在于SiC晶粒之間，是一種重要的新型耐火材料。

利用反應(yīng)燒結(jié)原理，以氮化反應(yīng)使含硅粉的SiC坯體燒結(jié)，燒成過(guò)程在通入氮?dú)?、容易控制的密閉爐內(nèi)完成。爐內(nèi)溫度、壓力、氣氛均要嚴(yán)格控制。主要工藝參數(shù)：氮化氣體壓力0.02～0.04MPa，爐內(nèi)氣氛含O₂量小于0.01%，最終氮化溫度1350～1450℃，氮化總時(shí)間隨制品形狀、尺寸不同而異。

氮化硅結(jié)合碳化硅磚具有良好的耐堿侵蝕性、抗熔融冰晶石潤(rùn)濕性、抗氧化性、耐磨性、高導(dǎo)熱性、抗熱震性和極低的電導(dǎo)率。

氮化硅結(jié)合碳化硅磚主要用做高爐下部爐身內(nèi)襯，比使用傳統(tǒng)耐火材料壽命提高1倍以上，此外，可用做鋁還原電解槽內(nèi)襯、陶瓷窯具，有節(jié)能、提高壽命、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，還可用做高爐風(fēng)口水冷管套磚。

(3)重結(jié)晶碳化硅制品

重結(jié)晶(再結(jié)晶)碳化硅制品是以碳化硅為原料制成的碳化硅與碳化硅直接結(jié)合的耐火制品。其特點(diǎn)是無(wú)第二相存在，由100%α-SiC構(gòu)成。制造重結(jié)晶碳化硅所用原料的化學(xué)組成如下：SiC 99.5%，游離C 0.2%，F(xiàn)e 0.08%，游離SiO₂ 0.08%。

重結(jié)晶碳化硅制品主要用做窯具，有節(jié)能、增加窯的有效容積、縮短燒成周期、提高窯的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，還可用做燒嘴噴嘴頭、陶瓷輻射加熱管、元件保護(hù)管(特別是用于氣氛爐)等。