碳化硅的性质

碳化硅主要有两种结晶形态:b-SiC和a-SiC。b-SiC为面心立方闪锌矿型结构,晶格常数a=0.4359nm。a-SiC是SiC的高温型结构,属六方晶系,它存在着许多变体。

碳化硅的折射率非常高,在普通光线下为2.6767~2.6480.各种晶型的碳化硅的密度接近,a-SiC一般为3.217g/cm3,b-SiC为3.215g/cm3.纯碳化硅是无色透明的,工业SiC由于含有游离Fe、Si、C等杂质而成浅绿色或黑色。绿碳化硅和黑碳化硅的硬度在常温和高温下基本相同。SiC热膨胀系数不大,在25~1400℃平均热膨胀系数为4.5×10-6/℃。碳化硅具有很高的热导率,500℃时为64.4W/(m·K)。常温下SiC是一种半导体。碳化硅的基本性质列于下表。

性质 指标 性质 指标
摩尔质量/(g/mol)
颜色 密度/(g/cm3)
40.097
纯SiC为黄色,添加B、N、Al为棕色
a-SiC  3.217g/cm3
b-SiC  3.215g/cm3
德拜温度/K a-SiC  1200
b-SiC  1430
能隙/eV a-SiC(6H) 2.86
b-SiC   2.60
超导转变温度/K 5
摩尔热容/[J/(mol·K)] a-SiC  27.69
b-SiC  28.63
弹性模量/GPa 293K为475
1773K为441
生成热(198.15K时)/(kJ/mol) a-SiC  25.73±0.63
b-SiC  28.03±2.00
弹性模量/GPa 192
热导率/[W/(m·K)] a-SiC  40.0
b-SiC  25.5
体积模量/GPa 96.6
线膨胀系数/(10-6/K) a-SiC  5.12
b-SiC  3.80
泊松比n 0.142
300K时的介电常数 a-SiC(6H)9.66~10.03
b-SiC  9.72
抗弯强度/Mpa 350~600
电阻率/Ω·m a-SiC  0.0015~103
b-SiC  10-2~106
耐腐蚀性 在室温下几乎是惰性

碳化硅具有耐高温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀和质量轻的特点。碳化硅在高温下的氧化是其损害的主要原因。

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