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官方微信摘要 一．碳化硅的硬度与韧性碳化硅的硬度介于刚玉和金刚石之间。新莫氏硬度为13级，威氏硬度为3100~3400kg·mm²以上的硬度是不相同的，如表2-1-4所示。表2-1-4碳化硅不同...
一． 碳化硅的硬度与韧性
碳化硅的硬度介于刚玉和金刚石之间。新莫氏硬度为13级，威氏硬度为3100~3400kg·mm²以上的硬度是不相同的，如表2-1-4所示。
表2-1-4 碳化硅不同晶面方向上的显微硬度值
品面 压头方向 硬度，kg·mmˉ²
最低值 平均值 最高值
（0001） 平等于（1010） 2900 2917±10 2935
（0001） 垂直于（1120） 2917 2954±27 3026
（1010） 平行于C轴 2027 2129±45 2179
（1010） 垂直于C轴 2700 2755±40 2827
（1120） 平行于C轴 2321 2391±34 2334
（1120） 垂直于C轴 2717 2755±22 2790
碳化硅的硬度也随温度的升高而下降，但各温度下的硬度值仍大于刚玉，见表2-1-5所示。
表2-1-5 碳化硅与刚玉在各温度下的硬度（kg·mmˉ²）℃
温度℃ 20 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
硬度 刚玉 2460 2350 2250 2080 1850 1490 1250 980 270
kg·mmˉ² 碳化硅 3300 2460 2250 2180 1710 1520 1385 1170 970
碳化硅磨料的韧性值反映了颗粒状碳化硅在外力作用下玻碎的难易程度。表2-1-6 为黑碳化硅磨料的韧性值。影响碳化硅磨料韧性值的因素主要是磨料化学成分，矿物组成，颗粒形状等。煅烧处理可提高碳化硅磨料的韧性。磨料行业对韧性测试方法有静压法和球磨法两种。
表2-1-6 黑SiC磨料的韧性示例
磨料粒度 生产厂 韧性（%）
球磨法 静压法
24# A 66.2 35.7
24# B 73.2 41.3
24# C 56.8 29.3
46# A 74.0 72.0
46# B 76.86 77.5
46# C 60.5 68.3
46# D 72.7 /
碳化硅的机械强度高于刚玉。平均尺寸为0.1mm的高纯度碳化硅颗粒的抗压强度为186kN·cmˉ²，而普通刚玉磨料为100kN·cmˉ²，碳化硅磨料愈细其抗破碎强度愈高。粒度尺寸为90~2500μm的碳化硅的平均抗破碎强度为5800kPa·cmˉ²,同样尺寸范围的刚玉磨料为5300kPa·cmˉ²。
二． 碳化硅的色泽
纯碳化硅为无色晶体。工业碳化硅的色泽则取决于晶体中存在的杂质种类和数量，有淡黄色至黑色之间的多种不同的颜色。磨料行业把浅蓝色至黑色的视为黑碳化硅；无色至绿色的为绿碳化硅。
碳化硅的呈色原因有多种不同的解释。一般认为是同外来杂质的存在引起的。如：以碳化硼的形式引入硼时，会使晶体呈黑色；当晶体中含氮时则为绿色。
碳化硅的外观颜色除与晶体本身的色泽有关外还与自然光在晶体表面薄膜的干涉现象有关。当碳化硅晶体表面的氧化硅薄膜厚度不同时，或对光线的反射角度不同时，碳化硅晶体表面的呈色亦各不相同。因此在自然光下常常看到碳化硅具有绚丽多彩的色泽。
三． 碳化硅的热导率及线膨胀系数
作为一种优质耐火材料，碳化砖具有优越的抗热震性能。这一点具体表现在它具有高的热导率（导热系数）和较低的线膨胀系数。表2-1-7为一定配比的粘土结合剂碳化硅试样的导热系统值。碳化硅的线膨胀系数值见表2-1-8。
表2-1-7 SiC耐火制品的导热系数（λ）
制品中SiC含量 制品气孔率 导热系数（λ）
重量（%） 体积（%） -1900℃ 0℃ 300℃ 500℃ 700℃ 900℃ 1100℃
W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹
89.70 65.1 25.6 23.0 24.3 / 15.3 13.0 11.3 10.0
77.27 57.9 21.0 / / 13.0 11.5 10.2 9.1 8.0
57.22 39.1 24.5 5.5 7.1 6.1 5.7 5.3 4.9 4.5
49.39 34.2 22.1 / / 4.8 4.6 4.1 4.1 3.9
一般工程计算上取碳化硅的导热系数为6.28~9.63 W·mˉ¹·Kˉ¹。此值约为刚玉导热系数的4倍。
表2-1-8 砖化硅线膨胀系数的平均值
α×106Kˉ¹ 温度范围 测试材料
4.14.474.354.35.24.94.34.5 100~500℃100~900℃15~1000℃25~1700℃20~1000℃20~1525℃20~1000℃20~1470℃ 纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅
3.34.94 20~300℃300~800℃ 94.5% SiC＋3.6% SiO294.5% SiC＋3.6% SiO2
3.44.14.714.78 100~500℃100~1000℃15~1000℃15~1000℃ SiC粘土结合剂制品SiC粘土结合剂制品SiC粘土结合剂制品SiC粘土结合剂制品
在25~1400℃范围内，碳化硅的平均线膨胀系数可取4.4×10-6Kˉ¹；而刚玉的线膨胀系数为（7～8）×10-6Kˉ¹。
四． 碳化硅的导电性能
工业碳化硅是一种半导体，其导电性能随晶体中引入杂质的种类和数量的不同而变化，电阻率在10¯²～10¹²Ω·㎝之间。其中对碳化硅导电性影响最大的杂质是铝，氮和硼，含铝较多的碳化硅导电性显著增大。
碳化硅的导电性随电场强度的增大面迅速提高，且具有非线性变化的特点。
碳化硅的电阻率随温度的变化而改变，但在一定的温度范围内与金属的电阻温度特性相反。
五． 碳化硅的其他性质
除碳化硅化学成分外，国标还对碳化硅磨料的密度，粒度组成，铁合金粒允许含量，磁性物允许含量作了规定，另外磨料物理性能的一些测定方法已有国标规定，详见GB3602－83～GB3605－83，《普通磨料pH值测定方法》，《普通磨料堆积密度测定方法》，《普通磨料颗粒密度测定方法》和《普通磨料亲水性测定方法》等。
碳化硅的硬度介于刚玉和金刚石之间。新莫氏硬度为13级，威氏硬度为3100~3400kg·mm²以上的硬度是不相同的，如表2-1-4所示。
表2-1-4 碳化硅不同晶面方向上的显微硬度值
品面 压头方向 硬度，kg·mmˉ²
最低值 平均值 最高值
（0001） 平等于（1010） 2900 2917±10 2935
（0001） 垂直于（1120） 2917 2954±27 3026
（1010） 平行于C轴 2027 2129±45 2179
（1010） 垂直于C轴 2700 2755±40 2827
（1120） 平行于C轴 2321 2391±34 2334
（1120） 垂直于C轴 2717 2755±22 2790
碳化硅的硬度也随温度的升高而下降，但各温度下的硬度值仍大于刚玉，见表2-1-5所示。
表2-1-5 碳化硅与刚玉在各温度下的硬度（kg·mmˉ²）℃
温度℃ 20 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
硬度 刚玉 2460 2350 2250 2080 1850 1490 1250 980 270
kg·mmˉ² 碳化硅 3300 2460 2250 2180 1710 1520 1385 1170 970
碳化硅磨料的韧性值反映了颗粒状碳化硅在外力作用下玻碎的难易程度。表2-1-6 为黑碳化硅磨料的韧性值。影响碳化硅磨料韧性值的因素主要是磨料化学成分，矿物组成，颗粒形状等。煅烧处理可提高碳化硅磨料的韧性。磨料行业对韧性测试方法有静压法和球磨法两种。
表2-1-6 黑SiC磨料的韧性示例
磨料粒度 生产厂 韧性（%）
球磨法 静压法
24# A 66.2 35.7
24# B 73.2 41.3
24# C 56.8 29.3
46# A 74.0 72.0
46# B 76.86 77.5
46# C 60.5 68.3
46# D 72.7 /
碳化硅的机械强度高于刚玉。平均尺寸为0.1mm的高纯度碳化硅颗粒的抗压强度为186kN·cmˉ²，而普通刚玉磨料为100kN·cmˉ²，碳化硅磨料愈细其抗破碎强度愈高。粒度尺寸为90~2500μm的碳化硅的平均抗破碎强度为5800kPa·cmˉ²,同样尺寸范围的刚玉磨料为5300kPa·cmˉ²。
二． 碳化硅的色泽
纯碳化硅为无色晶体。工业碳化硅的色泽则取决于晶体中存在的杂质种类和数量，有淡黄色至黑色之间的多种不同的颜色。磨料行业把浅蓝色至黑色的视为黑碳化硅；无色至绿色的为绿碳化硅。
碳化硅的呈色原因有多种不同的解释。一般认为是同外来杂质的存在引起的。如：以碳化硼的形式引入硼时，会使晶体呈黑色；当晶体中含氮时则为绿色。
碳化硅的外观颜色除与晶体本身的色泽有关外还与自然光在晶体表面薄膜的干涉现象有关。当碳化硅晶体表面的氧化硅薄膜厚度不同时，或对光线的反射角度不同时，碳化硅晶体表面的呈色亦各不相同。因此在自然光下常常看到碳化硅具有绚丽多彩的色泽。
三． 碳化硅的热导率及线膨胀系数
作为一种优质耐火材料，碳化砖具有优越的抗热震性能。这一点具体表现在它具有高的热导率（导热系数）和较低的线膨胀系数。表2-1-7为一定配比的粘土结合剂碳化硅试样的导热系统值。碳化硅的线膨胀系数值见表2-1-8。
表2-1-7 SiC耐火制品的导热系数（λ）
制品中SiC含量 制品气孔率 导热系数（λ）
重量（%） 体积（%） -1900℃ 0℃ 300℃ 500℃ 700℃ 900℃ 1100℃
W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹ W·mˉ¹·Kˉ¹
89.70 65.1 25.6 23.0 24.3 / 15.3 13.0 11.3 10.0
77.27 57.9 21.0 / / 13.0 11.5 10.2 9.1 8.0
57.22 39.1 24.5 5.5 7.1 6.1 5.7 5.3 4.9 4.5
49.39 34.2 22.1 / / 4.8 4.6 4.1 4.1 3.9
一般工程计算上取碳化硅的导热系数为6.28~9.63 W·mˉ¹·Kˉ¹。此值约为刚玉导热系数的4倍。
表2-1-8 砖化硅线膨胀系数的平均值
α×106Kˉ¹ 温度范围 测试材料
4.14.474.354.35.24.94.34.5 100~500℃100~900℃15~1000℃25~1700℃20~1000℃20~1525℃20~1000℃20~1470℃ 纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅纯碳化硅
3.34.94 20~300℃300~800℃ 94.5% SiC＋3.6% SiO294.5% SiC＋3.6% SiO2
3.44.14.714.78 100~500℃100~1000℃15~1000℃15~1000℃ SiC粘土结合剂制品SiC粘土结合剂制品SiC粘土结合剂制品SiC粘土结合剂制品
在25~1400℃范围内，碳化硅的平均线膨胀系数可取4.4×10-6Kˉ¹；而刚玉的线膨胀系数为（7～8）×10-6Kˉ¹。
四． 碳化硅的导电性能
工业碳化硅是一种半导体，其导电性能随晶体中引入杂质的种类和数量的不同而变化，电阻率在10¯²～10¹²Ω·㎝之间。其中对碳化硅导电性影响最大的杂质是铝，氮和硼，含铝较多的碳化硅导电性显著增大。
碳化硅的导电性随电场强度的增大面迅速提高，且具有非线性变化的特点。
碳化硅的电阻率随温度的变化而改变，但在一定的温度范围内与金属的电阻温度特性相反。
五． 碳化硅的其他性质
除碳化硅化学成分外，国标还对碳化硅磨料的密度，粒度组成，铁合金粒允许含量，磁性物允许含量作了规定，另外磨料物理性能的一些测定方法已有国标规定，详见GB3602－83～GB3605－83，《普通磨料pH值测定方法》，《普通磨料堆积密度测定方法》，《普通磨料颗粒密度测定方法》和《普通磨料亲水性测定方法》等。
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