一、碳化硅陶瓷及其性能特點
21世紀，隨著科學技術的發(fā)展，信息、能源、材料、生物工程已經(jīng)成為當今社會生產(chǎn)力發(fā)展的四大支柱，碳化硅由于化學性能穩(wěn)定、導熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、密度小、耐磨性能好、硬度大、機械強度高、耐化學腐蝕等特點，在材料領域發(fā)展迅速，普遍用于陶瓷球軸承、閥門、半導體材料、陀螺、測量儀、航空航天等領域。
碳化硅陶瓷是從20世紀60年代開始發(fā)展起來的，之前碳化硅主要用于機械磨削材料和耐火材料。世界各國對先進陶瓷的產(chǎn)業(yè)化十分重視，現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅滿足于制備傳統(tǒng)碳化硅陶瓷，生產(chǎn)高技術陶瓷的企業(yè)發(fā)展更快，尤其是發(fā)達國家。近幾年以碳化硅陶瓷為基的復相陶瓷相繼出現(xiàn)，改善了單體材料的韌性和強度。碳化硅主要的四大應用領域，即功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。
二、碳化硅陶瓷的應用舉例
1.碳化硅磨料磨具
碳化硅的硬度很大、可制備成各種磨削用的砂輪、砂紙和磨料，主要用于機械加工行業(yè)。碳化硅的莫氏硬度為9.2~9.6，僅次于金剛石和碳化硼，是一種常用的磨料。碳化硅磨料的化學成分包括碳化硅、游離碳和Fe2O3,磨料化學成分具體見表2。碳化硅的含量越高，其硬度與磨削性能就越好。我國工業(yè)碳化硅主要作磨料用。磨料在工業(yè)上應用非常廣泛，特別是加工高精度的零件或者很硬的零件，磨料磨具必不可少。
對于刀具的刃磨和堅硬材料的切割，砂輪也是必不可少的工具。碳化硅砂輪是用磨料和結合劑樹脂等制成的中央有通孔的圓形固結磨具，它在模具中使用量最大。碳化硅主要成分為黑碳化硅和綠碳化硅兩種。黑碳化硅相對綠碳化硅硬度較低，用來磨硬度較低的材料，如鑄鐵和非金屬材料；鋁碳化硅適合磨削硬質(zhì)合金，光學玻璃、碳合金之類的東西。還有一種立方碳化硅專用于微型軸承的超精磨。在相同粒度的其他磨料中，立方碳化硅的加工效率最高。
在汽車制造業(yè)中，活塞環(huán)與氣缸、閥門與閥座之間的配合，變速器和齒輪的精度等，都要磨料和模具加工。
2.碳化硅復合材料
碳化硅基復合材料（SiC-CMC）以其高韌性、高強度和優(yōu)異的抗氧化性能等在宇航領域的高溫熱結構方面得到了廣泛的應用。SiC-CMC的制備過程包括纖維預制成型、高溫處理、中間相涂層、基體致密化和后處理。高強碳纖維強度高，韌性也很好，用其制作的預制體具有良好的力學特性。中間相涂層（即界面技術）是制備過程中的關鍵技術，制備中間相涂層的方法有化學氣相滲透法（CVI）、化學氣相沉積法（CVD）、凝膠-溶膠法（Sol-gcl）、聚合物浸漬裂解法（PLP），最適合制備碳化硅基復合材料的是CVI法和PIP法。界面涂層的材料有熱解碳、氮化硼和碳化硼，其中碳化硼作為一種抗氧化界面涂層越來越受到重視。通常在氧化條件中長期使用的SiC-CMC，還需進行抗氧化處理即通過CVD工藝在制品表面沉積一層厚度約100μm的致密碳化硅，提高其高溫抗氧化性能。
3.碳化硅陶瓷球
碳化硅陶瓷球具有優(yōu)良的力學性能、優(yōu)良的抗氧化性、高的抗磨損性以及低的摩擦系數(shù)等。碳化硅陶瓷球高溫強度高，普通陶瓷材料在1200 ~ 1400攝氏度時強度將顯著降低，而碳化硅在1400攝氏度時抗彎強度仍保持在500 ~600MPa的較高水平，因此其工作溫度可達1600 ~ 1700攝氏度。
碳化硅陶瓷球的適用范圍：在石油、化工、微電子、汽車、航天、航空、造紙、激光、礦業(yè)及原子能等工業(yè)領域獲得了廣泛的應用，碳化硅已經(jīng)廣泛應用于高溫軸承、板、噴嘴、高溫耐蝕部件以及高溫和高頻范圍的電子設備零部件等領域。
4.其他應用
碳化硅陶瓷是制造密封環(huán)的理想材料，它與石墨材料組合配對時，其摩擦系數(shù)比氧化鋁陶瓷和硬質(zhì)合金小，具有良好的自潤滑性能，因而可用于高PV值，使密封件的使用壽命及工作可靠性提高，特別是輸送強酸、強堿的工況中使用。
碳化硅陶瓷廣泛用于防彈裝甲中，如車輛、艦船的防護以及民用保險柜、運鈔車的防護中。碳化硅陶瓷的彈道性能優(yōu)于氧化鋁陶瓷，約為碳化硼陶瓷的70%-80%，但由于價格較低，特別適合用于用量大、且防護裝甲不能過厚、過重的場合。
用作噴嘴的陶瓷材料有多種，常用的是氧化鋁、碳化硅和碳化硼陶瓷等。氧化鋁陶瓷噴嘴的價格低，但由于硬度低，其耐磨性較差，多用于噴砂工作量不大的場合。碳化硅陶瓷的使用壽命是氧化鋁陶瓷的3~5倍，與硬質(zhì)合金相當，多用于硬質(zhì)合金的替代品，特別是手持噴槍的工況中使用。
隨著工業(yè)化的發(fā)展，特別是ISO14000國際標準的貫徹執(zhí)行，對不利于環(huán)境保護液體的輸運提出了更高的要求。磁力泵由于采用靜密封代替機械密封、填料密封等動密封，因而泄漏更小、可靠性更高、使用壽命更長。對于磁力泵要求免維護的時間為八年，即要求連續(xù)運轉八年不得拆卸，因而對磁力泵件的選材提出了極為苛刻的要求。如泵中的泵軸、止推盤、軸套等，必須耐磨損、耐腐蝕。而目前能滿足上述條件的材料只有碳化硅陶瓷最合適。