碳化硅 (silicon carbides)

硅与碳元素以共价键结合的非金属碳化物。化学式为SiC。它分为人工合成碳化硅和天然碳化硅。天然碳化硅称为碳硅石，主要赋存于金伯利岩及火山角闪岩中，但其量甚少，无开采价值。

碳化硅是由美国工程师艾奇逊(E．G．Acheson)在1991年电熔金刚石时偶然发现的一种碳化物。当时误认为是和刚玉的化合物，取名金刚砂。1893年，艾奇逊研究出制造碳化硅的工业方法，以炭质材料为炉芯的电阻炉，通电加热SiO₂和炭的混合物，反应生成碳化硅的专利方法(美国专利492767号)。

工业用碳化硅为人造碳化硅，SiC含量为95％～99．5％，常含少量的游离碳，以及Fe₂O₃、Si和SiO₂等杂质。碳化硅按结晶类型可分为六方晶系(α-SiC)和立方晶系(β-SiC)，六方晶系又因其结晶排列的周期性不同有六方晶胞的晶型(2H、4H、6H……等)和菱形晶胞的晶型(15R、21R、27R……等)，碳化硅的同质多晶结构有100多种。工业碳化硅为α-SiC和β-SiC的混合物，颜色有黑色和绿色两种。纯净的碳化硅为无色透明，含杂质时呈黑色、绿色、蓝色及黄色。六方和立方晶系，晶体为板状，复三方柱状。具有玻璃光泽，密度为3．17～3．47g／cm³，莫氏硬度9．2，显微硬度130380～33320MPa；熔点：在大气中2050_C开始分解，在还原气氛下2600c开始分解；弹性模量为466、480MPa；抗拉强度为171．5MPa；耐压强度为1029MP_a；线膨胀系数为(25～1000C)5.0×10^-6／℃；热导率(20IC)为59W／(m•K)。化学性质稳定，在HCl、H₂SO₄和HF中煮沸也不受浸蚀，但在浓H₃PO₄中于230℃开始分解。

碳化硅可用作研磨材料、耐火材料、电阻发热元件及脱氧剂等。在耐火材料工业中，碳化硅用来生产各种碳化硅砖，也可用作添加剂或抗氧化剂。

(刘显斌)