碳化硅是一種人造材料，只是在人工合成碳化硅之后，才證實隕石中及地殼上偶然存在碳化硅。碳化硅的分子式為 SiC，分子量為 40.07，質量百分組成為 70.04的硅與 29.95 的碳，碳化硅的理論密度為 3.16-3.2g/cm3。

碳化硅陶瓷與其他耐高溫結構陶瓷的物理性能比較

SiC 是以共價鍵為主的共價化合物，由于碳和硅兩元素在形成 SiC 晶體時，它的基本單元是四面體，所有 SiC 均由 SiC 四面體堆積而成，所不同的只是平行結合和反平行結合，從而形成具有金剛石結構的 SiC。SiC 共有 75 種變體，如 3C-SiC、 4HSiC、 15R-SiC 等，其中α -SiC、β -SiC 最為常見。β -SiC 的晶體結構為立方晶系，Si 和 C 分別組成面心立方晶格；α -SiC 存在著 4H、 15R 和 6H 等 100 余種多型體，其中， 6H 多型體為工業應用上最為普遍的一種。在 SiC 的多種型體之間存在著一定的熱穩定性關系，在溫度低于 1600℃時， SiC 以β -SiC 形式存在。當高于 1600℃時，β -SiC 緩慢轉變成α -SiC 的各種多型體。4H-SiC 在 2000℃左右容易生成；15R 和6H 多型體均需在 2100℃以上的高溫才易生成；對于 6H-SiC，即使溫度超過 2200℃，也是非常穩定的。SiC 中各種多型體之間的自由能相差很小，因此，微量雜質的固溶也會引起多型體之間的熱穩定關系變化。

在工業生產中，用于合成 SiC 的石英砂和焦炭通常含有 Al 和 Fe 等金屬雜質。其中雜質含量少的呈綠色，被稱為綠色碳化硅；雜質含量多的呈黑色，被稱為黑色碳化硅。一般碳化硅含量愈高、顏色愈淺，高純碳化硅應為無色。

目前，碳化硅陶瓷的研究熱點是納米級復合材料合成和高溫自蔓燃（SHS 法）納米復相陶瓷。在粉末的制備技術方面，溶膠－凝膠法（ Sol－ Gel 法）、化學氣相法（CVD 法）和高溫自蔓燃（SHS 法）合成三足鼎立；從低成本和實用化來看，無機溶膠－凝膠法（Sol－ Gel 法）和高溫自蔓燃（SHS 法）合成較為優勢；在成形技術方面，膠態分散成形、注漿成形和等靜壓成形引人注目；在燒結技術方面，除刀具外，一般更傾向于常壓燒結或氣氛燒結。

SiC 是強共價鍵結合的化合物， 燒結時的擴散速率相當低，即使在 2100 ℃的高溫下， C 和Si 的自擴散系數也僅為 1.5× 10-10cm2/s 和 2.5× 10-13cm2/s。所以，很難燒結 SiC，必須借助添加劑形成特殊的工藝手段促進燒結。目前制備高溫 SiC 陶瓷的方法主要有無壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結、反應燒結等。常壓燒結被認為是 SiC 燒結最有前途的燒結方法，通過常壓燒結工藝可以制備出大尺寸和復雜形狀的 SiC 陶瓷制品。

由于其優異的奈高溫，耐腐蝕性能，碳化硅陶瓷件已經廣泛應用于高溫軸承、防彈板、噴嘴、高溫耐蝕部件以及高溫和高頻范圍的電子設備零部件等領域。

來源：晶格半導體