碳化硅生产工艺

碳化硅的制备方法包括二氧化硅碳热还原法、碳-硅直接合成法、聚合物高温分解法及化学气相沉积法等，近年来出现了溶胶-凝胶法来制备碳化硅粉体。二氧化硅碳热还原法是由Acheson发明的，又称为Acheson法，是最主要的碳化硅原料工业生产法。 

原料为熔融石英、石墨和焦炭，氯化钠和木屑做为添加剂，在2000～2400℃通过碳热还原反应制备碳化硅。然后将所得的碳化硅经过粉碎、洗涤、脱碳、去除金属杂质、分级等处理后，就可以作为磨料或耐火制品的原料。

碳化硅是强共价键性的材料，烧结过程中扩散速率非常低；同时在烧结过程中由于其强的单向键合，碳化硅相邻颗粒间只能形成颈部，不能发生收缩，因此没有加入专门添加剂的碳化硅不能烧结致密，必须借助于特殊的烧结工艺化专门的添加剂或者与第二相结合才能实现碳化硅的致密化，比如压力烧结、反应烧结和微波烧结等。由于其原料、制备工艺、材料组成、显微结构的差异，碳化硅陶瓷材料性能有较大的差异。总体而言，有以下几个差别： 

(1)热压烧结与热等静压烧结能获得致密化程度最高的材料； 

(2)反应烧结碳化硅力学性能适中，致密度较好，但化学稳定性和高温力学性能较差； 

(3)液相烧结碳化硅，常温或低温性能好，强度、韧性都比较高； 

(4)固相烧结碳化硅，形成干净晶界，化学稳定性好，高温力学性能优秀； 

(5)原位增韧形成长柱状晶粒，断裂能提高，材料断裂韧性好； 

(6)通过组成和晶界设计等，可以调节碳化硅陶瓷的电性能。 

由于碳化硅陶瓷具有高熔点、高强度、化学稳定性好、耐磨、抗热震、耐腐蚀等优点，被广泛应用于石油、化工、机械、航空、建材等各种领域。例如，碳化硅用作耐火材料，陶瓷窑炉的匣钵、棍棒、垫饼、支柱等许多均为碳化硅材料；碳化硅高温强度高，摩擦性能好，高温抗腐蚀能力强，是高温燃气轮机燃烧室、涡轮增压器等高温结构材料的主要候选材料；因具有耐高温、耐烧蚀、耐磨、轻量化、吸波等性能，碳化硅已在国防军工和航空航天领域发挥越来越重要的作用；由于它的高导热率、高绝缘性能，一些碳化硅陶瓷还可用于微电子工业的电子封装材料、基片等部件；由于碳和硅具有较低的原子序数，碳化硅可以用作原子反应堆的结构材料等。