碳化硅（sic）概述

下文主要是講sic的作用。金剛砂又名碳化硅（SiC）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）等原料通過(guò)電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。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，可以稱為金鋼砂或耐火砂。 目前中國(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。

sic的性質(zhì)

講sic的作用前，我們了解一下sic的性質(zhì)。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采的礦源。

工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類和含量不同，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)?alpha;-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。

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，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。

sic的作用有哪些？

sic的作用如下：

1、作為磨料，可用來(lái)做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。

2、作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。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。目前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)。

3、高純度的單晶，可用于制造半導(dǎo)體、制造碳化硅纖維。

碳化硅在三大領(lǐng)域的作用

人類1905年 第一次在隕石中發(fā)現(xiàn)碳化硅，現(xiàn)在主要來(lái)源于人工合成，碳化硅有許多用途，行業(yè)跨度大，可用于單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等、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。

1、sic的作用-在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用

碳化硅一維納米材料由于自身的微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)使其具備更多獨(dú)特的優(yōu)異性能和更加廣泛的應(yīng)用前景，被普遍認(rèn)為有望成為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料的重要組成單元。

第三代半導(dǎo)體材料即寬禁帶半導(dǎo)體材料，又稱高溫半導(dǎo)體材料，主要包括碳化硅、氮化鎵、氮化鋁、氧化鋅、金剛石等。這類材料具有寬的禁帶寬度(禁帶寬度大于2.2ev)、高的熱導(dǎo)率、高的擊穿電場(chǎng)、高的抗輻射能力、高的電子飽和速率等特點(diǎn)，適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制作。第三代半導(dǎo)體材料憑借著其優(yōu)異的特性，未來(lái)應(yīng)用前景十分廣闊。

2、sic的作用-在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用

光伏逆變器對(duì)光伏發(fā)電作用非常重要，不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。歸納起來(lái)有自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動(dòng)電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測(cè)功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測(cè)功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)等。

國(guó)內(nèi)逆變器廠家對(duì)新技術(shù)和新器件的應(yīng)用還是太少，以碳化硅為功率器件的逆變器，并且開始大批量應(yīng)用，碳化硅內(nèi)阻很少，可以把效率做很高，開關(guān)頻率可以達(dá)到10K，也可以節(jié)省LC濾波器和母線電容。碳化硅材料在光伏逆變器應(yīng)用上或有突破。

3、sic的作用-在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

碳化硅制作成碳化硅纖維，碳化硅纖維主要用作耐高溫材料和增強(qiáng)材料，耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過(guò)濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。用做增強(qiáng)材料時(shí)，常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強(qiáng)金屬(如鋁)和陶瓷為主，如做成噴氣式飛機(jī)的剎車片、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、著陸齒輪箱和機(jī)身結(jié)構(gòu)材料等，還可用做體育用品，其短切纖維則可用做高溫爐材等。

碳化硅粗料已能大量供應(yīng)，但是技術(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)。碳化硅晶片在我國(guó)研發(fā)尚屬起步階段，碳化硅晶片在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用較少，碳化硅材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展缺乏下游應(yīng)用企業(yè)的支撐。
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