碳化矽的性質

碳化矽主要有兩種結晶形態:b-SiC和a-SiC。b-SiC為面心立方閃鋅礦型結構,晶格常數a=0.4359nm。a-SiC是SiC的高溫型結構,屬六方晶系,它存在著許多變體。

碳化矽的折射率非常高,在普通光線下為2.6767~2.6480.各種晶型的碳化矽的密度接近,a-SiC一般為3.217g/cm3,b-SiC為3.215g/cm3.純碳化矽是無色透明的,工業SiC由於含有遊離Fe、Si、C等雜質而成淺綠色或黑色。綠碳化矽和黑碳化矽的硬度在常溫和高溫下基本相同。SiC熱膨脹系數不大,在25~1400℃平均熱膨脹系數為4.5×10-6/℃。碳化矽具有很高的熱導率,500℃時為64.4W/(m·K)。常溫下SiC是一種半導體。碳化矽的基本性質列於下表。

性質 指標 性質 指標
摩爾質量/(g/mol)
顏色 密度/(g/cm3)
40.097
純SiC為黃色,添加B、N、Al為棕色
a-SiC  3.217g/cm3
b-SiC  3.215g/cm3
德拜溫度/K a-SiC  1200
b-SiC  1430
能隙/eV a-SiC(6H) 2.86
b-SiC   2.60
超導轉變溫度/K 5
摩爾熱容/[J/(mol·K)] a-SiC  27.69
b-SiC  28.63
彈性模量/GPa 293K為475
1773K為441
生成熱(198.15K時)/(kJ/mol) a-SiC  25.73±0.63
b-SiC  28.03±2.00
彈性模量/GPa 192
熱導率/[W/(m·K)] a-SiC  40.0
b-SiC  25.5
體積模量/GPa 96.6
線膨脹系數/(10-6/K) a-SiC  5.12
b-SiC  3.80
泊松比n 0.142
300K時的介電常數 a-SiC(6H)9.66~10.03
b-SiC  9.72
抗彎強度/Mpa 350~600
電阻率/Ω·m a-SiC  0.0015~103
b-SiC  10-2~106
耐腐蝕性 在室溫下幾乎是惰性

碳化矽具有耐高溫、耐磨、抗沖刷、耐腐蝕和質量輕的特點。碳化矽在高溫下的氧化是其損害的主要原因。

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