碳化硅色泽及特性
碳化硅色泽及特性
纯碳化硅是无色透明的结晶，工业碳化硅则有雾色、淡黄色、浅绿色、深绿色、浅蓝色、深蓝色乃至黑色，透明程度依次降低。则一般将碳化硅分为黑碳化硅（国内常用代号C表示）和绿碳化硅(代号GC)两类。其中从雾色的直到深绿色的SiC都归入绿碳化硅；暗蓝色的至黑色的则都归入黑碳化硅。
碳化硅成色的原因还未完全清楚。一般认为，多与各种杂质的存在有关。当结晶中溶有较多的碳时，SiC结晶呈黑色；铝对SiC色泽有较大影响，能使结晶呈棕黑色或黑色；硼也能使SiC结晶呈黑色；铁的存在对绿碳化硅的形成无影响；有些稀土氧化物（如Ce2O3等）能是SiC结晶呈绿色或深绿色。另外，氮原子在SiC结晶中的分散，能是结晶变绿色。氮原子的浓度越大，则SiC结晶颜色越深。碳化硅色泽及特性
碳化硅的色泽与结晶类型之间有一定的统计关系。绿碳化硅基本上都是6H型，某些则含有5%~10%的15R型；黑碳化硅也以6H型为主，但含有较多的15R和4H型（见表2-3-1）.碳化硅色泽及特性
表2-3-1 SiC晶体色泽与结构类型间的统计关系
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试样色泽 |
物色 浅绿色 |
绿色 深绿色 |
黄色 黄绿色 |
蓝色 蓝绿色 |
黑色 半透明 |
黑色 不透明 |
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各种晶体所占比例/% |
15R 6H 4H |
0 100 0 |
25 70 5 |
85 10 5 |
40 45 15 |
40 30 30 |
10 20 70 |
由化学成分可知，黑碳化硅所含游离Si、C（石墨状）、Fe2O3、MgO、Al2O3等杂质通常高于绿碳化硅（见表2-3-2）。但这也不是优良的，黑碳化硅中SiC含量高于绿碳化硅也是常有的事；无色透明的碳化硅也不是一定含SiC*高，而常常含有较多的SiO2。碳化硅色泽及特性
表2-3-2 各色碳化硅结晶的化学成分
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色泽 |
黑色晶体 |
绿色晶体 |
黄色晶体 |
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化学成分/% |
SiC Al2O3 Fe CaO S C F. Si F. SiO2 |
96.41 0.31 0.22 0.21 0.09 2.64 0.08 0.32 |
97.81 0.18 0.21 0.63 0.09 1.27 0.42 0.31 |
98.63 1.17 0.09 0.32 0.34 0.29 0.31 0.28 |
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比重 |
3.217 |
3.214 |
3.219 |
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黑、绿碳化硅的机械性质略有不同。一般认为二者相比，绿碳化硅更硬更脆，黑碳化硅则更韧而稍软。有一组对比数据：绿SiC维氏显微硬度32000~34000MPa，显微脆性指标7.5~9；黑SiC则分别为31000~328000 MPa和6.2~8.0。
绿SiC不同于黑SiC制造过程的特点在于：①采用较纯的原料；②配料中加入食盐。碳化硅耐火材料一般都选用黑碳化硅做原料，一是其韧性高，二是价格上比绿碳化硅更便宜。
绿与黑碳化硅细粉主要通过化学分析识别，前者SiO2、Fe2O3，含量低，后者高。碳化硅色泽及特性
碳化硅的电学性质
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温度℃ |
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
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α-SiC单晶体 |
2.118 |
2.666 |
3.214 |
3.763 |
4.310 |
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商品SiC |
100~200℃间，膨胀系数为（5.68+0.11）×10-6℃-1 |
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