碳化硅是人工合成的材料，其化學(xué)計(jì)量成分以克分子計(jì)：Si 50%、C 50%，以質(zhì)量計(jì)：Si 70.04%、C 29.96%，相對(duì)分子質(zhì)量為40.09。
Si-C二元系統(tǒng)相圖，碳化硅無(wú)一致熔融點(diǎn)。在封閉系統(tǒng)中、在總壓為101kPa的條件下，碳化硅在2735℃分解成石墨和富硅熔體。此溫度也是形成碳化硅結(jié)晶的最高溫度。在開(kāi)放系統(tǒng)中，碳化硅約在2300℃左右開(kāi)始分解、形成氣態(tài)硅和殘余石墨。
碳化硅有兩種晶形：β-碳化硅類(lèi)似閃鋅礦結(jié)構(gòu)的等軸晶系；α-碳化硅則為晶體排列致密的六方晶系。β-碳化硅約在2100℃轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟琛?br /> 一、碳化硅的合成
（一）用二氧化硅和碳（煤）合成碳化硅
工業(yè)上合成碳化硅多以石英砂、石油焦（無(wú)煙煤）為主要原料，在電爐內(nèi)溫度在2000~2500℃下，通過(guò)下列反應(yīng)式合成。
生產(chǎn)操作：
采用混料機(jī)混料，控制水分為2%~3%,混合后料容重為1.4~1.6g/cm3。裝料順序是在爐底先鋪上一層未反應(yīng)料，然后添加新配料到一定高度（約爐芯到爐底的二分之一），在其上面鋪一層非晶形料，然后繼續(xù)加配料至爐芯水平。
爐芯放在配料制成的底盤(pán)上，中間略凸起以適應(yīng)在爐役過(guò)程中出現(xiàn)的塌陷。爐芯上部鋪放混好的配料，同時(shí)也放非晶質(zhì)料或生產(chǎn)未反應(yīng)料，爐子裝好后形成中間高、兩邊低（與爐墻平）。
爐子裝好后即可通電合成，以電流電壓強(qiáng)度來(lái)控制反應(yīng)過(guò)程。當(dāng)爐溫升到1500℃時(shí)，開(kāi)始生成β-SiC,從2100℃開(kāi)始轉(zhuǎn)化成α-SiC，2400℃全部轉(zhuǎn)化成α-SiC。合成時(shí)間為26~36h,冷卻24h后可以澆水冷卻，出爐后分層、分級(jí)揀選。破碎后用硫酸酸洗，除掉合成料中的鐵、鋁、鈣、鎂等雜質(zhì)。
（二）用金屬硅合成碳化硅
反應(yīng)式：Si+C=SiC
采用高純度金屬硅粉和高純度碳粉（石墨粉）、在真空或保護(hù)氣氛下加熱合成。在1150~1250℃元素硅（Si)與碳（C)反應(yīng)生成β-SiC，具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，到1350℃開(kāi)始有β-SiC結(jié)晶。在2000℃生成β-SiC結(jié)晶。高于2000℃可生成α-SiC。
用這種方法生產(chǎn)的碳化硅，雖然成本高，但可生產(chǎn)出高純度的碳化硅材料。
（三）用氣體法合成碳化硅
用四氯化硅（SiCl4)和碳?xì)浠铮妆剑┓磻?yīng)，在1200~1800℃是生成SiC的最合適的溫度。用化學(xué)計(jì)量比Si:C=1:1的硅有機(jī)化合物，甲基三氯硅烷熱解可制取SiC。在1400~1900℃生成無(wú)色的SiC單晶體。
用這種方法可以生產(chǎn)出高純的半導(dǎo)體、單晶體SiC,可在難熔金屬或其他化合物及石墨制品上制取致密的保護(hù)層。還可制取SiC高強(qiáng)度晶須及纖維。
（四）合成碳化硅的理化性能
(1)合成碳化硅的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2480—1981)見(jiàn)表9-5。
(2)密度：以46號(hào)粒度為代表號(hào)綠碳化硅不小于3.18g/cm3;黑碳化硅不小于3.12g/cm3；
(3)粒度組成：應(yīng)符合GB/T2477-1981《磨料粒度及其組成》的規(guī)定；
(4)鐵合金粒允許含量為零；
(5)磁性物允許含量：不大于0.2%。
二、各種碳化硅制品的性能
（一）各種碳化硅制品的化學(xué)成分
各種碳化硅制品的化學(xué)成分見(jiàn)表9-68。 （二）各種碳化硅制品的顯氣孔率及體積密度
各種碳化硅制品的顯氣孔率及體積密度見(jiàn)表9-69。 （三）各種碳化硅制品的耐壓強(qiáng)度
各種碳化硅制品的耐壓強(qiáng)度見(jiàn)表9-70。 三、碳化硅制品的應(yīng)用
（一）在冶金工業(yè)上的應(yīng)用
(1)煉鐵。在煉鐵高爐的爐缸、爐腹、爐腰及風(fēng)口區(qū)使用碳化硅磚、氮化硅結(jié)合碳化硅磚或石墨碳化硅磚。在高爐風(fēng)口上使用氮化硅結(jié)合的碳化硅套磚。在魚(yú)雷罐和混鐵爐的爐襯上，以及鐵溝料、出鐵口用的炮泥中使用含碳化硅的Al2O3-SiC-C復(fù)合磚和不定形材料。
(2)煉鋼。在煉鋼方面，用碳化硅制成鋼水測(cè)溫套管，用含碳化硅的不燒磚做盛鋼桶內(nèi)襯,在連鑄用長(zhǎng)水口磚和整體塞棒上使用含碳化硅質(zhì)的Al2O3-SiC-C磚。
(3)軋鋼。在軋鋼加熱爐上用剛玉碳化硅滑軌磚、非金屬陶瓷換熱器，在鐵鱗還原爐上用碳化硅質(zhì)馬弗罩等。
（二）在有色金屬工業(yè)中的應(yīng)用
(1)煉銅。在煉銅方面，在電解銅熔化豎爐的燒嘴區(qū)等易損部位使用碳化硅磚。
(2)煉鋁。在煉鋁方面，煉鋁反射爐內(nèi)襯、爐底、液面下側(cè)墻用碳化硅磚或氮化硅、賽隆結(jié)合的碳化硅磚。煉鋁的電解槽、流鋁槽、出鋁口、鑄鋁模都使用碳化硅磚。
(3)煉鋅。在煉鋅方面，煉鋅豎罐蒸餾爐、冷凝器及轉(zhuǎn)子等熱工設(shè)備使用碳化硅爐襯。電熱蒸餾爐、電極孔、鋅蒸氣循環(huán)管及通道，冷凝器及轉(zhuǎn)子等部位也使用碳化硅磚。鋅精餾爐的塔盤(pán)也使用碳化硅制品。
(4)煉鎂爐。煉鎂爐的爐襯、有色金屬冶煉用的坩堝，使用碳化硅質(zhì)耐火材料。
（三）在建材工業(yè)上的應(yīng)用
(1)在陶瓷方面，用于生產(chǎn)日用陶瓷、建筑陶瓷、美術(shù)陶瓷、電子陶瓷等的隧道窯、梭式窯、罩式窯、倒焰窯等各種窯爐的碳化硅棚板、水平支柱、匣缽等。在隔焰窯上用碳化硅板做隔焰板、爐底等。在電爐上可做電爐襯套和馬弗套。
(2)在水泥回轉(zhuǎn)窯上，耐磨碳化硅磚用做卸料口爐襯磚。
(3)在玻璃工業(yè)上，用碳化硅磚砌筑罐式窯和槽式窯蓄熱室的高溫部位，玻璃退火爐和高壓鍋爐，以及垃圾焚燒爐燃燒室的內(nèi)襯。
（四）在石油化工方面的應(yīng)用
以硫酸分解食鹽制造HCl和Na2S04時(shí)用碳化硅材料制造馬弗套、制造硫酸用碳化硅霧化噴嘴、溢流槽。用氮化硅結(jié)合碳化硅材料制造即送泵零件、在催裂化裝置用碳化硅做高溫蒸氣噴嘴，在紙漿生產(chǎn)中做分離亞硫酸鹽蒸壓釜內(nèi)襯。用碳化硅制品做石油化工和熱電廠各種鍋爐的旋風(fēng)除塵器的內(nèi)襯。
（五）在機(jī)械工業(yè)上的應(yīng)用
(1)做磨料、磨具。
(2)在氣體滲碳爐上做加熱輻射管。
(3)用碳化硅制造各種高溫爐管、熱電偶管、遠(yuǎn)紅外反射板。
(4)利用碳化硅材料的良好導(dǎo)電性能，可以制成非金屬電熱元件。