一文分清『碳化硅陶瓷』与『氮化硅陶瓷』

碳化硅俗称金刚砂，又称碳硅石，是一种典型的共价键的化合物，自然界几乎不存在，而碳化硅是共价键很强的化合物，其Si--C键的离子型仅12%左右，因此，它也具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数等。碳化硅的最大特点是高温强度高，普通陶瓷材料在12001400℃时强度将显著降低，而碳化硅在1400℃时抗弯强度仍保持在500600MPa的较高水平，因此其工作温度可达1600 ~ 1700℃。

碳化硅具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高抗磨损性以及低摩擦系数等。碳化硅陶瓷的缺点是断裂韧性较低，即脆性较大，为此，以SiC陶瓷为基的复相陶瓷，如纤维(或晶须)补强、异相颗粒弥散强化、以及梯度功能材料相继出现，改善了单体材料的韧性和强度。

碳化硅陶瓷广泛应用于航空、机械、汽车、冶金、化工、电子等领域。碳化硅可以划分为重结晶碳化硅陶瓷、反应烧结碳化硅陶瓷、无压烧结碳化硅陶瓷、热压烧结碳化硅陶瓷、高温热等静压烧结碳化硅陶瓷以及化学气相沉积碳化硅。各种工艺制备的碳化硅性能有较大的差别，因此可以利用各种不同工艺制造不同性能的碳化硅陶瓷，满足不同需求。

氮化硅陶瓷属高温难溶化合物，无熔点，抗高温蠕变能力强，不含粘结剂的反应烧结氮化硅负荷软化点在1800℃以上。 氮化硅陶瓷导热率为18.42W/m·K ,因此它具有优良的抗热震性能，仅次于石英和微晶玻璃 ，有实验报告说明密度为2500 kg/m3的反应烧结氮化硅试样由1200 ℃冷却至20℃热循环上千次，仍然不破裂，氮化硅陶瓷的热稳定性好。 氮化硅陶瓷是一种共价键化合物，基本结构单元为[SiN4]四面体，硅原子位于四面体的中心，在其周围有四个氮原子，分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个原子的形式，在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。

氮化硅的很多性能都归结于此结构。纯Si3N4有α和β两种晶体结构，均为六角晶形，其分解温度在空气中为1800℃，在011MPa氮中为1850℃。Si3N4热膨胀系数低、导热率高，故其耐热冲击性极佳。 热压烧结的氮化硅加热到1000℃后投入冷水中也不会破裂。在不太高的温度下，Si3N4具有较高的强度和抗冲击性，但在1200℃以上会随使用时间的增长而出现破损，使其强度降低，在1450℃以上更易出现疲劳损坏，所以Si3N4的使用温度一般不超过1300℃。

由于Si3N4的理论密度低，比钢和工程超耐热合金钢轻得多，所以，在那些要求材料具有高强度、低密度、耐高温等性质的地方用Si3N4陶瓷去代替合金钢再合适不过。