純碳化硅是無色透明的結晶,工業碳化硅則有物色、淡黃色、淺綠色、深綠色、淺藍色、深藍色乃至黑色,透明程度依次降低。暗色則一般將碳化硅分為黑碳化硅(國內常用代號C表示)和綠碳化硅(代號GC)兩類。其中從物色的直到深綠色的SiC都歸入綠碳化硅;暗藍色的至黑色的則都歸入黑碳化硅。碳化硅色澤及特性
碳化硅成色的原因還未完全清楚。一般認為,多與各種雜質的存在有關。當結晶中溶有較多的碳時,SiC結晶呈黑色;鋁對SiC色澤有較大影響,能使vjiejing呈棕黑色或黑色;硼也能使SiC結晶呈黑色;鐵的存在對綠碳化硅的形成無影響;有些稀土氧化物(如Ce2O3等)能是SiC結晶呈綠色或深綠色。另外,氮原子在SiC結晶中的分散,能是結晶變綠色。氮原子的濃度越大,則SiC結晶顏色越深。碳化硅色澤及特性
碳化硅的色澤與結晶類型之間有一定的統計關系。綠碳化硅基本上都是6H型,某些則含有5%~10%的15R型;黑碳化硅也以6H型為主,但含有較多的15R和4H型.碳化硅色澤及特性
SiC晶體色澤與結構類型間的統計關系
試樣色澤 | 物色 淺綠色 | 綠色 深綠色 | 黃色 黃綠色 | 藍色 藍綠色 | 黑色 半透明 | 黑色 不透明 | |
各種晶體所占比例/% | 15R 6H 4H | 0 100 0 | 25 70 5 | 85 10 5 | 40 45 15 | 40 30 30 | 10 20 70 |
由化學成分可知,黑碳化硅所含游離Si、C(石墨狀)、Fe2O3、MgO、Al2O3等雜質通常高于綠碳化硅(見表2-3-2)。但這也不是優良的,黑碳化硅中SiC含量高于綠碳化硅也是常有的事;無色透明的碳化硅也不是一定含SiC*高,而常常含有較多的SiO2。碳化硅色澤及特性
各色碳化硅結晶的化學成分
色澤 | 黑色晶體 | 綠色晶體 | 黃色晶體 | |
化學成分/% | 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 |
比重 | 3.217 | 3.214 | 3.219 | |
黑、綠碳化硅的機械性質略有不同。一般認為二者相比,綠碳化硅更硬更脆,黑碳化硅則更韌而稍軟。有一組對比數據:綠SiC維氏顯微硬度32000~34000MPa,顯微脆性指標7.5~9;黑SiC則分別為31000~328000 MPa和6.2~8.0。
綠SiC不同于黑SiC制造過程的特點在于:①采用較純的原料;②配料中加入食鹽。碳化硅耐火材料一般都選用黑碳化硅做原料,一是其韌性高,二是價格上比綠碳化硅更便宜。碳化硅色澤及特性
綠與黑碳化硅細粉主要通過化學分析識別,前者SiO2、Fe2O3,含量低,后者高。
碳化硅的電學性質
溫度℃ | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
α-SiC單晶體 | 2.118 | 2.666 | 3.214 | 3.763 | 4.310 |
商品SiC | 100~200℃間,膨脹系數為(5.68+0.11)×10-6℃-1 |
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