碳化硅配方

碳化硅（又称碳氮化硅或 SiC）是一种由硅和碳组成的绿色至蓝黑色结晶化合物，天然存在于莫桑石宝石中，但自 1891 年以来也开始合成生产，用作砂轮和切割工具的磨料。

石英是一种硬度极高的材料，莫氏硬度为 9 级。它有多种多晶体，可掺入氮、硼和铝，用作半导体材料。

物理

碳化硅（SiC）是一种极其坚硬耐用的硅和碳的合成结晶化合物，广泛应用于砂纸和砂轮、工业炉衬里、机械耐磨部件、高温陶瓷生产、发光二极管（LED）半导体基板、半导体基板以及半导体（LC）中的半导体基板。其显著的物理特性包括极高的硬度和导热性。

化合物由许多不同的晶体结构组成，这些结构被称为多晶型，它们具有相似的晶层，但在堆叠顺序上有所不同。每种多晶型都有自己的晶体结构和独特的物理特性。

纯碳化硅在原始状态下通常是绝缘体，但在掺入氮、磷或铍等物质后，它可以显示出半导电特性，允许电流通过而不会受到阻碍。

碳化硅最常见的形态是α-碳化硅（a-SiC），其晶体结构为由半填充四面体组成的六边形紧密堆积。这种形式的碳化硅是使用 Lely 工艺技术生产砂纸和砂轮的理想材料。

具有锌混晶结构的β碳化硅是碳化硅的两种主要多晶体之一。这种形态的碳化硅既可以在太空中发现，如来自富碳恒星的星尘，也可以在陨石上发现，如暗黑峡谷标本。此外，在某些工业化学品中也发现了这种化合物；一些接触过这种化合物的工人甚至因接触贝塔碳化硅而患上了尘肺病。

化学

碳化硅（SiC）是一种硬度极高（莫氏9级）的硅和碳的结晶化合物。在生产纯粉末时，碳化硅具有半导体特性，看起来是无色的；在工业生产中，碳化硅会产生棕色到黑色的五彩颗粒或粉末。它也被称为碳化硅，在自然界中以莫桑石的形式存在，自 1891 年起开始人工生产，用于磨料、冶金和耐火材料。

碳化硅通常采用两种工艺进行工业化生产。一种是在原材料中添加少量的碳或硼，以提高致密性和减少孔隙率；然后将粉末压缩在一起，再在电热炉中烧结，形成具有所需尺寸、形状、密度、化学成分和密度的压实物或颗粒。

此类材料具有高磨损性，会对设备造成严重损坏。因此，在处理这种物质时必须采取适当的预防措施，包括使用呼吸面罩和手套，并遵守所有适用的安全规定和准则。吸入会立即对呼吸系统造成危害，还可能引起皮肤或眼睛刺激和消化系统不适；因此，为了达到最佳储存条件，应在通风良好的空间内远离食物和液体来源。

机械

碳化硅具有出色的耐火陶瓷特性，使其具有高硬度、高刚度、高拉伸强度以及耐化学和热冲击性，因此在砂轮、切割工具或喷砂材料等许多应用中都是一种出色的研磨材料。此外，碳化硅增强材料还经常用于硬质陶瓷（如瓷器）、玻璃石和金属衬里，以增强其抗磨损性能。

莫桑石作为稀有矿物莫桑石可在自然界中找到，但自 1893 年以来，人们采用艾奇逊工艺将其作为磨料进行商业生产。在电炉中将纯硅石（SiO2）石英砂与磨细的石油焦和碳电极混合后产生的混合物会形成碳化硅小晶体，然后将其磨成粉末用作磨料。

碳化硅有多种类型，它们的晶体结构和堆叠序列各不相同。其中，α碳化硅（SiC）具有六角形晶体结构，而β碳化硅则具有类似于金刚石的锌混晶结构，但这种结构的碳化硅并不常见，但却可能具有有用的特性。

这种材料通常是无效导体，但通过掺杂某些杂质或施加外场，其半导体性可以得到体现。因此，它被广泛应用于需要半导材料的电子设备中，如晶体管和二极管。

电气

碳化硅的电气特性可追溯到其多层晶体结构。因此，碳化硅形成了许多多晶型，这些多晶型仅在堆叠顺序上存在差异，而在其他方面则完全相同；因此，碳化硅被认为是宽带隙材料，因为多晶型之间的电子能级差异很大，而硅（母元素）的带隙则较窄。

碳化硅粉末最常用的方法是在高温高压下与各种粘合剂粘合在一起，形成陶瓷或固体，如汽车或机械的耐磨部件。自 19 世纪末以来，碳化硅已被用于研磨和冶金；熔炉或砂轮的耐火衬里；耐磨部件；以及电子应用，如早期收音机中使用的发光二极管和探测器。

纯碳化硅是一种绝缘体，但通过掺杂铝、硼和镓等杂质，或掺杂氮或磷，可以成为 P 型或 N 型半导体。

碳化硅具有出色的热膨胀特性，热膨胀系数极低。它的强度使其能够承受高达 1600 摄氏度的高温，而不会出现明显的完整性退化或完整性损失，在空气、水和许多溶剂中还具有出色的耐腐蚀性和抗氧化性。