碳化硅有什么用途？

碳化硅（SiC）是一种极其坚硬耐用的陶瓷材料，在工业上有多种用途。它具有耐腐蚀、耐酸和耐高温的特性，因此适用于多种不同的工业环境。

碳化硅作为耐火材料可用于窑架和炉衬，同时也可作为一种被称为碳化硅的磨料。虽然碳化硅可以在生坯或坯料状态下进行加工，但为了满足严格的公差要求，它必须首先完全烧结。

磨料

碳化硅（SiC）是一种工业标准磨料，用于砂轮和切割工具，以及金属、石材和木材表面的砂纸。由于碳化硅磨料足够坚硬和锋利，因此在加工其他类型磨料难以切割的材料时，碳化硅磨料是理想的打磨解决方案。

铝合金广泛用于生产工业清洗和喷砂设备，如喷嘴和管道。它具有优异的耐酸碱腐蚀性能，即使在高温环境下也能保持持久的性能，这两个特点使得这种金属在泵和机械密封等设备工程应用中尤为重要。

碳化硅陶瓷是需要极端温度和耐化学性的应用（如电气绝缘）的理想选择。碳化硅陶瓷的熔点较低，因此可抵御高温破坏。

碳化硅是一种理想的电子设备材料，因为它具有非凡的抗热震能力，能够在更高电压下工作，使设计人员能够制造出既节能又可靠的小型设备，这也是碳化硅在汽车领域越来越受欢迎的原因，因为它可以提高电源模块的容量。

陶瓷

碳化硅天然存在于莫桑石晶体中，自 19 世纪末以来，人工生产的碳化硅也被用作磨料。碳化硅是一种硬度极高的材料，可与金刚石和碳化硼媲美，其出色的化学稳定性、耐腐蚀性和耐高温氧化性使其成为需要在恶劣环境中长期使用的工业应用的理想材料。

这种材料制成的陶瓷具有一系列有益的物理化学特性，如低热膨胀系数和高强度。这使它们适用于石化和加工工程行业；用它们制成的陶瓷阀门和冶炼设备部件可以承受高达 1600 摄氏度的高温，而不会出现开裂或翘曲问题。

陶瓷球轴承、阀门、半导体材料和陀螺仪因其卓越的机械强度和耐久性而被广泛使用。由于这些特性，陶瓷还被集成到汽车部件中，用于电动汽车的动力电子设备--这些设备需要承受超过 65 度的高温。此外，它还在有色金属冶炼工业设备中发挥着重要作用，如立式罐蒸馏炉托盘、精馏炉、铝电解槽和铜熔炼炉衬里；此外，它还被用于生产高级碳化硅陶瓷，这些陶瓷具有优异的性能，包括耐化学腐蚀性，可用作航天和航空工业中的火箭喷嘴和发动机部件。

电子产品

碳化硅是一种神奇的半导体材料，具有独特的电学和热学特性。这使它在存在期间可以交替充当导体（如铜线）和绝缘体（如覆盖在铜线上的聚合物绝缘层），因此特别适用于高压电力电子应用，如电动汽车的牵引逆变器或太阳能系统中的直流/直流转换器。

对于 n 型器件，可通过掺入氮或磷将碳化硅转化为功率半导体；对于 p 型器件，可通过掺入铍、硼或铝将碳化硅转化为功率半导体。与 IGBT 和双极晶体管等更传统的功率半导体相比，这使得器件具有更高的击穿电压、更快的开关速度和更小的导通电阻。

由于这些优点，许多电子制造商都在其产品中使用碳化硅。随着社会向电动汽车制造和可再生能源存储解决方案转型，这一趋势可能会进一步加强。

碳化硅的独特性能催生了突破性的解决方案，为电力电子行业带来了变革。Silicon Labs 等公司正在提供专为电动汽车应用定制的隔离解决方案，使制造商更容易使用碳化硅制造产品。这可以提高电动汽车的效率，同时减少从电池到电机传输过程中的能量损失，为我们的地球和人类带来更可持续的未来。

金属

碳化硅具有极高的硬度和出色的耐化学性。在热酸性溶液和碱的作用下，碳化硅可承受高达 1300o F 的温度；因此，碳化硅适用于冷凝载气中的腐蚀性蒸汽或分离或冷凝载气中的蒸汽。此外，碳化硅对所有熔融金属和大多数氢氟酸都具有出色的耐受性。

碳化硅是一种无机陶瓷材料，具有极高的硬度和耐久性，能够承受高达 1600 摄氏度的极端温度和强烈的机械冲击，而不会产生磨损或磨蚀。在喷砂、研磨、水射流切割等加工过程中，碳化硅通常被用作磨料。此外，碳化硅添加剂还可以提高水泥的强度。

碳化硅独特的晶体结构具有多种用途，从用于耐高温的耐火材料和陶瓷，到在核反应堆和炼钢过程中用于隔绝辐射，碳化硅都具有出色的耐热性和低热膨胀特性。此外，工业用燃气轮机的碳化硅衬里以及牵引逆变器等高压电力电子设备的碳化硅衬里通常也是其成分的一部分。

1891 年，爱德华-艾奇逊（Edward Acheson）在研究合成人造钻石的过程中首次合成了人造碳化硅，当时他在电加热的二氧化硅和碳的熔体中发现了黑色小晶体，并将其称为碳化硅（源自拉丁语："carbido de carburo"）。后来在亚利桑那州峡谷迪亚波罗流星坑发现了天然的莫桑石矿物形态。