碳化硅(SiC)又稱金剛砂，天然的很少，工業上用的都為人工合成原料。它有兩種晶型：低溫形態的β-SiC，屬于立方結構，高溫形態的α-SiC，屬于六方結構。

其真密度為3.21g/cm3，分解(升華)溫度為2600℃。

它是一種硬質材料，其莫氏硬度為9.2。

SiC的熱膨脹系數不大，在25℃~1400℃范圍內，SiC的平均熱膨脹系數為4.4×10-6/℃。

碳化硅的性能

SiC具有很高的導熱系數(58.6W/m·K)。通常SiC含量越高，溫度越低，導熱系數越大。低熱膨脹系數和高導熱系數可使SiC質耐火材料具有良好的熱震穩定性。

在低溫下，SiC的化學性質比較穩定，耐磨蝕性能優良，在煮沸的鹽酸、硫酸和氫氟酸中也不受侵蝕。但在高溫下可與某些金屬、鹽類、氣體發生反應。SiC在還原氣氛中直至2600℃仍然穩定，但在高溫氧化氣氛中會發生氧化作用：

SiC+2O2→SiO2+CO2

此外，SiC材料是一種非氧化物，共價鍵性極強，與氧化物燒結性較差。

SiC因具有熱膨脹系數小、熱導率高、高溫強度大、抗渣性好和可形成保護性氧化等優點而被廣泛用作提高材料性能尤其是抗渣性和熱震穩定性的添加物使用。

01 碳化硅(SiC)在定形耐火材料中的應用

在定形耐火材料中，SiC既可以作為主成分制成SiC制品，也可以作為添加成分制成半SiC質制品。

SiC質耐火材料是指以工業SiC為原料經燒制而成的一種以SiC為主成分的高級耐火材料，亦叫SiC制品。SiC制品可按SiC含量、結合劑種類和加入量來分類，材料的性能很大程度上取決于材料中SiC顆粒間的結合狀況，故通常按結合相種類對SiC制品進行分類。根據結合相的不同，SiC制品可分為：氧化物結合SiC、氮化物結合SiC、自結合SiC、滲硅反應燒結SiC等。

半SiC質制品是以SiC為次要成分或輔助成分的含SiC耐火制品。按其材質不同，它可分為粘土熟料SiC制品、高鋁SiC制品和剛玉SiC制品等。由于這類制品含有SiC，因此其熱震穩定性，導熱性和強度顯著提高。如在粘土熟料SiC制品加入少量SiC，對提高制品的熱震穩定性有顯著效果，且隨著配料中SiC細粉含量增加，制品的熱震穩定性逐漸提高;在高鋁SiC制品加入適量SiC(最適宜加入量是30%)，并加入適量磷酸，制品具有高的熱震穩定性與良好的熱傳導性，其強度亦較高;在剛玉SiC制品加入少量SiC細粉可顯著改善其熱震穩定性，隨著SiC細粉量增加，熱震穩定性有規律地提高，如以棕剛玉為骨料，加入10%SiC細粉，用磷酸為結合劑，經高壓成形，到1450℃熱處理而制得的軋鋼加熱爐用滑軌磚，應用效果良好。

02 碳化硅(SiC)在不定形耐火材料中的應用

在不定形耐火材料中，SiC既可以作為主成分制成SiC質澆注料，也可以作為添加成分來改善其它澆注料的性能，尤其是抗渣性和熱震穩定性。SiC對澆注料性能改善的研究主要集中在剛玉質澆注料和高鋁質澆注料等方面。

SiC在不定形耐火材料中的應用最常見的是用于高爐出鐵溝工作襯，已有20余年的歷史，使用效果良好。目前，國內外較大型高爐普遍采用的都是Al2O3-SiC-C質澆注料，使鐵溝的使用壽命得以大大延長。此外，含SiC不定形耐火材料還廣泛應用于鋼鐵行業的鐵水預處理器襯體、沖天爐和感應爐襯體;垃圾焚燒爐的燃燒室側墻襯體和鍋爐管保護襯;水泥工業的水泥窯預熱器襯體;火電廠的旋風分離器襯體、循環流化床爐的燃燒室、內襯及高溫分離器;陶瓷行業的燒成窯棚板以及出硅口和出鋁口等。

綜上可見，加入SiC后可以改善Al2O3-SiO2系澆注料的高溫強度和熱震穩定性。但對SiC抗鉛渣侵蝕性能的研究還未見報道。

但SiC在熱力學上很容易與空氣中的氧氣反應。在實際應用中，特別是在高溫、低氧壓和長時間的作用下，SiC氧化速度非常快。

通過對SiC表面高溫氧化層的微觀結構的研究，發現SiC材料在1040~1560℃范圍內，產生的氧化層對其高溫下的抗氧化性能的影響有如下特點：

1）在1360℃以下，SiC顆粒表面形成的氧化層很薄，微觀結構無明顯變化，抗氧化性能較好，處于抗氧化的穩定階段。

2）當超過1360℃后，隨著溫度的提高，SiC表面的氧化層厚度明顯增加。所形成的氧化層存在許多孔洞，但是由于氧化層的逐步增加，SiC仍然表現出足夠高的抗氧化性能，此階段為過渡階段。

3）高于1520℃后，氧化層的厚度較大且外表面較為平坦。但處于熔融態的SiO2流動能力較強，使SiC顆粒的棱角處氧化層變薄，SiC氧化反應的氣體易于由此逸出而形成孔洞，為氧的進入提供了通道，使SiC的氧化速度加快，該階段為快速氧化階段。

4）表面所形成的SiO2層與SiC基體之間無明顯過渡區域。