碳化硅晶體具有與金剛石類似的四面體結構單元，是以共價鍵為主結合而成的化合物。碳化硅晶體性質穩定，硬度僅次于金剛石（莫氏硬度9級），又稱為金剛砂。因其超常的硬度，碳化硅晶體主要用于制作磨料，部分用來生產碳化硅陶瓷。
我公司碳化硅陶瓷選用黑SiC晶粒為主要原料，通過合理顆粒集配，加入工業Si及其它特殊添加劑，經過高溫燒結而成。
碳化硅陶瓷具有：硬度高、耐磨性能好、熱震穩定性好、抗氧化性好、耐化學腐蝕等優良性能，尤其具有對磨料攻角不敏感的特性。
根據原料配比的不同及燒結工藝的不同，碳化硅陶瓷主要分為四種：
常用耐磨碳化硅陶瓷分類表
類別 | 粘土結合碳化硅陶瓷 | 氧化硅結合碳化硅陶瓷 | 氮化硅結合碳化硅陶瓷 | 反應燒結碳化硅陶瓷 |
材料理化指標 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐壓強度(MPa):≥98 常溫抗折強度(MPa):≥20 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥15 使用溫度(℃):1650 線膨脹系數(1000℃):4.6×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗熱沖擊（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐壓強度(MPa):≥120 常溫抗折強度(MPa):≥25 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥20 使用溫度(℃):1650 線膨脹系數(1000℃):4.7×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗熱沖擊（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥72 Si3N4含量（%）:≥20 密度（g/cm3）:≥2.65 莫氏硬度:9.0 耐壓強度(Mpa):≥160 常溫抗折強度（Mpa）:≥45 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥45 使用溫度(℃):1450 線膨脹系數(1200℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0005g 抗熱沖擊（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥81 Si含量（%）:≦19 密度（g/cm3）:≥3.0 莫氏硬度:9.0 常溫抗折強度(MPa):≥200 高溫抗折強度（1200℃，Mpa）：≥230 使用溫度(℃):1350 線膨脹系數(1000℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗熱沖擊性能：差 |
生產過程 |
以碳化硅為主要原料，通過合理的粒度配比，以粘土為結合劑，經過混煉、成型、干燥、高溫燒結而成。
| 以碳化硅為主要原料，通過合理的粒度配比，添加氧化硅粉、氧化鋁粉及粘合劑，經過混煉、成型、干燥、高溫燒結而成。 | 以碳化硅為主要原料，通過合理的粒度配比，添加金屬硅粉，經過混煉、成型、干燥后，在專門的氮氣氣氛爐窯中燒結而成，其間氮與硅反應生成氮化硅結合相。 | 將α-SiC粉和石墨按比例混勻，經干壓成型，獲得碳化硅陶瓷原胚體，將原胚體放入真空反應燒結爐中滲硅燒結，硅與石墨反應生成β-SiC作為粘結相，從而得到致密的反應燒結碳化硅陶瓷。 |
性能特點 | 硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕、抗熱震性能最好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐化學腐蝕、抗熱震性能較好。 | 強度高、硬度高、化學性能穩定、耐高溫、抗氧化性好、抗熱震性能好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性強、抗熱震性能差。 |
用途 | 普通耐磨用途，彎頭、高溫爐煙管道、煤粉分配器、可調縮孔、圓風門、風機殼。 | 普通耐磨用途，彎頭、高溫爐煙管道、煤粉分配器、可調縮孔、圓風門、風機殼。 | 較高強度要求耐磨用途，砌筑高爐爐襯、高溫爐煙管道內襯、煤粉燃燒器內襯、循環流化床鍋爐旋風分離器、物料管道內襯、漿液泵泵殼內襯及葉輪。 | 很高強度要求耐磨用途，脫硫噴嘴、機械密封件、旋流器內襯、高溫風機葉片及機殼。 |
碳化硅陶瓷與其他材料性能比較
幾種耐磨材料結構及性能對比表
項目 | 氧化硅結合碳化硅陶瓷 | 氧化鋁陶瓷 | 高鉻鑄鐵（雙金屬） | 碳化硅膠泥+龜甲網 |
結構 |
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材料理化指標 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 常溫抗折強度(MPa):≥25 高溫抗折強度(1400℃，MPa):≥20 | 氧化鋁含量（%）：≥95 密度（g/cm3）:≥3.6 洛氏硬度(HRA)：≥80 常溫抗折強度（Mpa）：≥290 | Cr含量（%）：23.0～28.0 密度（g/cm3）:≥7.9 內壁硬度（HRC）：≥50 抗拉強度（Mpa）：≥441 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.8 內壁硬度（HRC）：60-80 常溫抗折強度（Mpa）：≥10 |
磨損率 | 1-1.5毫米/萬小時 | 1.5-2毫米/萬小時 | 2-5毫米/萬小時 | 2-5毫米/萬小時 |
優點 | 硬度高、熱震穩定性好、 對沖擊角度不敏感、整體套裝，不易脫落。大批量生產效率高。 | 硬度高、耐腐蝕，單件、小批量生產效率高，使用方便、靈活。 | 彎頭整體強度高、可靠性高。適合單件生產及批量生產。 | 造價低，使用靈活、方便。適合單件生產及批量生產。 |
缺點 | 單件生產成本較高、生產周期長、不適合單件生產。 | 對攻角比較敏感，不適合耐垂直沖刷的場合、抗熱震性能差、使用過程中容易脫落。 | 對攻角比較敏感、耐磨性能一般、密度較大。 | 對攻角比較敏感、強度低、耐磨性能一般、容易脫落。 |
碳化硅陶瓷與碳鋼、氧化鋁陶瓷、高鉻鑄鐵在五個攻角下的體積沖蝕率（mm3/g）試驗結果
注：來源于中國科學院沈陽金屬所《SiC材料的沖蝕磨損對比試驗報告》
（沖蝕材料：碳化硅砂，沖蝕速度：32m/s）
