碳化硅晶体具有与金刚石类似的四面体结构单元，是以共价键为主结合而成的化合物。碳化硅晶体性质稳定，硬度仅次于金刚石（莫氏硬度9级），又称为金刚砂。因其超常的硬度，碳化硅晶体主要用于制作磨料，部分用来生产碳化硅陶瓷。
我公司碳化硅陶瓷选用黑SiC晶粒为主要原料，通过合理颗粒集配，加入工业Si及其它特殊添加剂，经过高温烧结而成。
碳化硅陶瓷具有：硬度高、耐磨性能好、热震稳定性好、抗氧化性好、耐化学腐蚀等优良性能，尤其具有对磨料攻角不敏感的特性。
根据原料配比的不同及烧结工艺的不同，碳化硅陶瓷主要分为四种：
常用耐磨碳化硅陶瓷分类表
类别 | 粘土结合碳化硅陶瓷 | 氧化硅结合碳化硅陶瓷 | 氮化硅结合碳化硅陶瓷 | 反应烧结碳化硅陶瓷 |
材料理化指标 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐压强度(MPa):≥98 常温抗折强度(MPa):≥20 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥15 使用温度(℃):1650 线膨胀系数(1000℃):4.6×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗热冲击（1250℃水冷）≥25次 | 碳化硅含量（%）:≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 耐压强度(MPa):≥120 常温抗折强度(MPa):≥25 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥20 使用温度(℃):1650 线膨胀系数(1000℃):4.7×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗热冲击（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 耐压强度(Mpa):≥160 常温抗折强度（Mpa）:≥45 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥45 使用温度(℃):1450 线膨胀系数(1200℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0005g 抗热冲击（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 常温抗折强度(MPa):≥200 高温抗折强度（1200℃，Mpa）：≥230 使用温度(℃):1350 线膨胀系数(1000℃):4.3×10-6 耐磨度（p=74N n=800r/m t=30min)≤0.0003g 抗热冲击性能：差 |
生产过程 |
以碳化硅为主要原料，通过合理的粒度配比，以粘土为结合剂，经过混炼、成型、干燥、高温烧结而成。
| 以碳化硅为主要原料，通过合理的粒度配比，添加氧化硅粉、氧化铝粉及粘合剂，经过混炼、成型、干燥、高温烧结而成。 | 以碳化硅为主要原料，通过合理的粒度配比，添加金属硅粉，经过混炼、成型、干燥后，在专门的氮气气氛炉窑中烧结而成，其间氮与硅反应生成氮化硅结合相。 | 将α-SiC粉和石墨按比例混匀，经干压成型，获得碳化硅陶瓷原胚体，将原胚体放入真空反应烧结炉中渗硅烧结，硅与石墨反应生成β-SiC作为粘结相，从而得到致密的反应烧结碳化硅陶瓷。 |
性能特点 | 硬度高、耐磨性好、耐高温、耐化学腐蚀、抗热震性能最好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高温、耐化学腐蚀、抗热震性能较好。 | 强度高、硬度高、化学性能稳定、耐高温、抗氧化性好、抗热震性能好。 | 硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化性强、抗热震性能差。 |
用途 | 普通耐磨用途，弯头、高温炉烟管道、煤粉分配器、可调缩孔、圆风门、风机壳。 | 普通耐磨用途，弯头、高温炉烟管道、煤粉分配器、可调缩孔、圆风门、风机壳。 | 较高强度要求耐磨用途，砌筑高炉炉衬、高温炉烟管道内衬、煤粉燃烧器内衬、循环流化床锅炉旋风分离器、物料管道内衬、浆液泵泵壳内衬及叶轮。 | 很高强度要求耐磨用途，脱硫喷嘴、机械密封件、旋流器内衬、高温风机叶片及机壳。 |
碳化硅陶瓷与其他材料性能比较
几种耐磨材料结构及性能对比表
项目 | 氧化硅结合碳化硅陶瓷 | 氧化铝陶瓷 | 高铬铸铁（双金属） | 碳化硅胶泥+龟甲网 |
结构 |
|
|
|
|
材料理化指标 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.6 莫氏硬度:9.0 常温抗折强度(MPa):≥25 高温抗折强度(1400℃，MPa):≥20 | 氧化铝含量（%）：≥95 密度（g/cm3）:≥3.6 洛氏硬度(HRA)：≥80 常温抗折强度（Mpa）：≥290 | Cr含量（%）：23.0～28.0 密度（g/cm3）:≥7.9 内壁硬度（HRC）：≥50 抗拉强度（Mpa）：≥441 | 碳化硅含量（%）：≥80 密度（g/cm3）:≥2.8 内壁硬度（HRC）：60-80 常温抗折强度（Mpa）：≥10 |
磨损率 | 1-1.5毫米/万小时 | 1.5-2毫米/万小时 | 2-5毫米/万小时 | 2-5毫米/万小时 |
优点 | 硬度高、热震稳定性好、 对冲击角度不敏感、整体套装，不易脱落。大批量生产效率高。 | 硬度高、耐腐蚀，单件、小批量生产效率高，使用方便、灵活。 | 弯头整体强度高、可靠性高。适合单件生产及批量生产。 | 造价低，使用灵活、方便。适合单件生产及批量生产。 |
缺点 | 单件生产成本较高、生产周期长、不适合单件生产。 | 对攻角比较敏感，不适合耐垂直冲刷的场合、抗热震性能差、使用过程中容易脱落。 | 对攻角比较敏感、耐磨性能一般、密度较大。 | 对攻角比较敏感、强度低、耐磨性能一般、容易脱落。 |
碳化硅陶瓷与碳钢、氧化铝陶瓷、高铬铸铁在五个攻角下的体积冲蚀率（mm3/g）试验结果
注：来源于中国科学院沈阳金属所《SiC材料的冲蚀磨损对比试验报告》
（冲蚀材料：碳化硅砂，冲蚀速度：32m/s）
