摘要：碳化硅由硅（Si）和碳（C）两种元素以共价键结合而成，化学式为SiC。这种化合物材料具有介于陶瓷和金属之间的性质，表现出多种优异的物理和化学特性。

碳化硅（SiC）作为一种高性能材料，在多个领域具有广泛的应用。

碳化硅由硅（Si）和碳（C）两种元素以共价键结合而成，化学式为SiC。这种化合物材料具有介于陶瓷和金属之间的性质，表现出多种优异的物理和化学特性。

碳化硅外观

碳化硅的外观因其纯度而异，可以呈现为黄色至绿色，甚至蓝色至黑色的晶体。晶体表面有时会呈现出彩虹般的光泽，这是由于表面形成了一层二氧化硅的保护层。此外，碳化硅的密度大约为3.21g/cm³（也有资料为3.22g/cm³或3.25g/mL），这一密度特性使其在应用中具有一定的优势。

碳化硅在冶金行业具有广泛的应用，主要得益于其高硬度、高耐磨性、耐高温、高强度以及良好的导热性和抗冲击性。

有色金属冶炼

在铝冶炼方面，碳化硅砖被用作铝混响炉的炉衬、炉底和下侧壁材料，以及电解槽、铝流通池、铝出水口和铸铝铸模。

在铜冶炼中，碳化硅砖用于电解铜熔炼竖炉的燃烧器区等易损部位。

在锌冶炼方面，碳化硅衬里被用于锌冶炼的立式罐式蒸馏炉、冷凝器和转子等热力设备。

镁冶炼炉的炉衬和坩埚也采用碳化硅耐火材料。

钢铁制造

在炼铁高炉中，碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖或石墨碳化硅砖被用于炉膛、腰部和水口区域。高炉水口采用碳化硅砖与氮化硅结合。

在炼钢方面，碳化硅用于制作钢水测温套，含碳化硅的不燃砖用作钢桶内衬，碳化硅质的Al2O3-SiC-C砖用于连铸长水口砖和整体塞棒。

碳化硅还可作为冶金脱氧剂和耐高温材料，能在熔融的钢水中分解，并与游离的氧原子和金属氧化物反应生成一氧化碳气体及含硅废料，保证钢铁冶炼的纯净性，提高产品纯度。

冶金选矿

碳化硅硬度仅次于金刚石，耐磨性强，可作为叶轮、泵房、耐磨管道、旋流器、矿斗内衬的理想材料，其耐磨性是橡胶、铸铁使用寿命的5~20倍。

其他冶金应用

碳化硅还可用作轧钢加热炉的刚玉碳化硅滑轨砖和非金属陶瓷换热器。

在钢铁冶炼中，碳化硅材料用于需要防腐蚀、抗磨损部位的冶炼设备制品。

碳化硅的生产原料主要包括硅源和碳源。在固相法中，常用的原料有高纯度的石英砂（提供硅源）和固定碳含量较高的石油焦（提供碳源）。在液相法和气相法中，原料可能包括可溶性金属盐类、有机聚合物等，这些原料经过特定的化学反应可以制备出碳化硅粉体。

碳化硅的合成方法主要分为固相法、液相法和气相法三大类。

固相法：

碳热还原法：将石英砂和石油焦混合物在Acheson电阻炉中加热到高温（约2500℃），使SiO2被C还原制得SiC。这种方法制备的SiC含量一般为96%左右。

机械粉碎法：通过外力作用将粉体颗粒（如金属盐或金属氧化物充分混合、研磨、煅烧后的产物）破碎成超细粉体。这种方法设备和生产工艺简单，成本低，但易引入金属杂质。

自蔓延高温合成（SHS）法：以外加热源点燃反应物坯体，利用自身燃烧反应放出的热量合成SiC。这种方法工序少，流程短，成本低，但可能形成复杂相。

液相法：

溶胶-凝胶法（Sol-gel）：将原料溶于溶剂中形成均匀溶液，经水解、聚合反应形成溶胶，再经干燥、热处理得到所需粉体。这种方法可以制备出纯度较高、纳米级别的SiC微粉。

热分解法：通过加热先驱体使其分解并发生碳热还原反应制备SiC粉体。

气相法：

化学气相沉积法（CVD）：将气体注入密闭环境中发生化学反应得到SiC粉体。这种方法可以生产高品质的碳化硅微粉，但成本高、产量较低。

激光诱导法（LICVD）：利用激光加热反应气体分子使其发生化学反应生成纳米SiC粉体。

等离子气相合成法（PICVD）：在电场作用下使气体电离形成等离子体并激活反应气体实现化学气相沉积。

来源：北京金钢供应链