碳化硅加工知识百科
碳化硅，化学式SiC，是一种类似于金刚石的高硬度、高强度、高耐热性的耐腐蚀材料。碳化硅又分为粉末冶金和晶体制备两种加工方式。
粉末冶金制备碳化硅
粉末冶金方法可以制备高密度的碳化硅陶瓷，具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。用于制造机械零件、气动部件、密封材料、催化载体等。
首先要提到的是原料的制备。碳化硅陶瓷的制备所需原料很简单，只要硅、石墨和碳化剂。硅、石墨用粉末状存在，碳化剂可选择氨气或氯化锂。
原料混合后，常用的压制方式有 3 种：干粉压力成形、水中压力成形、脉冲电流烧结。
干粉压力成形是将混合粉料塞入模具中，内部产生高压，使其致密化。水中压力成形是在水中压制，因水阻力导致烧结体成型过程中受到良好的支撑。脉冲电流烧结是先将压制好的原料放入热加压舞台中，再施加脉冲电流进行烧结。
以上三种压制方式都会产生一定程度的残留孔隙，因此要在高温下进行后烧结。高温烧结时，碳化硅原料中的石墨发生氧化反应，疏松孔隙减少，成品密度进一步提高，达到 99% 以上。
碳化硅晶体制备
碳化硅晶体是由大量的 C 和 Si 原子化学键合而成，分为 sublimation 生长法、 热解法和气相反应生长法等多种方法。
其中，sublimation 生长法是常用的一种方法。技术流程简单，易于控制，生产周期短。晶体生长过程是在高温高真空的条件下进行的。混合的 SiC 粉末被置于高温炉中，粉末升华气体形成 SiC 晶体，最终在介质中沉淀下来。
热解法是在高温炉中将硫代甲烷（CH3SiCl3）分解，形成 SiC 晶体。气相反应法是将 SiCl4 和 C2H4 流动气体在石墨炉中热分解产生 SiC 沉淀。
碳化硅晶体制备后可用于制造太阳能电池、高温传感器、 LED 显示器件、半导体器件等领域。
碳化硅陶瓷和晶体制备的共同点
制备两种类型的碳化硅原料需要的高温烧结都是相对较高的。所以，在碳化硅品种中，制备的完整性是十分重要的。高温烧成制备方式不仅要满足需要的完整性，还要确保工作环境是安全的，避免了不必要的风险。同时，高温制备过程要保持清洁和易于控制。
总之，碳化硅是一种重要的高科技新材料，拥有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、良好的电性、光学性能等特点。在电子、机械、航空航天等领域大有用武之地。了解碳化硅加工的相关知识，也就能更好地利用和应用这一重要材料。