碳化硅制品是指以工業(yè)SiC為原料經(jīng)燒制而成的一種以SiC為主要成分的高級耐火材料。它既有常溫和高溫強度、熱導(dǎo)率大、熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性好、高溫耐磨性優(yōu)良、抗化學(xué)侵蝕性強等一系列優(yōu)異性能，已廣泛地用于鋼鐵、有色冶金、化學(xué)、電力、陶瓷和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。
碳化硅質(zhì)制品可按Sic含量、結(jié)合劑種類和加入量來分類，材料的性能很大程度上取決于材料中Sic顆粒間的結(jié)合狀況，故通常按結(jié)合相種類對Sic制品進行分類。根據(jù)結(jié)合相的不同，Sic制品可分為以下幾種。
①氧化物結(jié)合Sic。以AL2O3—SiO2系硅酸鹽為結(jié)合相，包括粘土結(jié)合、莫來石結(jié)合和SiO2結(jié)合Sic
②氮化物結(jié)合Sic。結(jié)合相為Si3N4、Si2N2O、Sialon等共價鍵化合物
③自結(jié)合Sic。包括β-Sic結(jié)合Sic和重結(jié)晶Sic
④滲硅反應(yīng)燒結(jié)Sic。由Sic和有利Si組成的一種Sic質(zhì)工程陶瓷材料。
此外，通常將Sic含量在50%以下的耐火制品稱為半Sic質(zhì)制品，半Sic質(zhì)制品包括熟料SiC制品、高鋁SiC制品、鋯英石Sic制品、莫來石Sic制品和剛玉Sic制品等。各種碳化硅制品分類見下述。
一：什么是氧化物結(jié)合碳化硅制品
氧化物結(jié)合碳化硅制品的結(jié)合相礦物組成主要為石英，莫來石和硅酸鹽玻璃相，根據(jù)結(jié)合相物相組成上的差異，相應(yīng)地將氧化物結(jié)合Sic制品分類為SiO2結(jié)合，莫來石和粘土結(jié)合SiC三種。
二：什么是氮化物結(jié)合碳化硅制品
Si3N4結(jié)合SiC制品是Si3N4為結(jié)合相的Si3N4/SiC復(fù)相耐火材料，制品的主晶相為SiC,次晶相為a- Si3N4和β-Si3N4，通常含有少量或微量的Si2N2O和游離Si。不同廠家的產(chǎn)品在物相組成上略有差異。在大對數(shù)Si3N4結(jié)合SiC產(chǎn)品中，其結(jié)合相Si3N4通常以a- Si3N4為主。Si3N4晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系，一般分為兩種晶相：α相和β相，均由[SiN4]四面構(gòu)成。在結(jié)構(gòu)上，β-Si3N4對稱行較高，摩爾體積較小，在溫度上是熱力學(xué)穩(wěn)定相。a- Si3N4在動力學(xué)上較易生成，高溫（1400~1800℃）時，α相會發(fā)生重構(gòu)型相變，不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪唷?/font>a- Si3N4呈白色或灰白色疏松羊毛狀或針狀體，β-Si3N4呈致密的顆粒狀多面體或短柱體。對于Si3N4結(jié)合SiC制品，物相組成的差異將影響材料顯微結(jié)構(gòu)和性能。國內(nèi)外多數(shù)Si3N4結(jié)合SiC制品中，基質(zhì)部分通常由較多量的纖維狀或針狀a- Si3N4，少量粒狀或柱狀β-Si3N4以及SiC細顆粒組成，Si3N4交織成三維空間網(wǎng)絡(luò)，將SiC顆粒緊密結(jié)合。
制品的抗折強度通常隨溫度升高而提高，至800℃達到峰值并一直維持1400℃，而后隨溫度升高急劇下降，但1600℃時仍有約30MPa。目前，國內(nèi)外多數(shù)產(chǎn)品的1400℃抗折強度高于其常溫抗折，有研究者認為，導(dǎo)致這種結(jié)果的原因為：①高溫氧化物鈍化了裂紋尖端，降低了氣孔率：②高溫下應(yīng)力清除和微裂紋愈合。
Si3N4結(jié)合SiC材料熱傳導(dǎo)率較高，隨著溫度的升高，熱導(dǎo)率逐漸降低，高溫時仍有較高的熱導(dǎo)率。Si3N4結(jié)合SiC材料的熱膨脹系數(shù)較小。Si3N4結(jié)合SiC制品具有較好的抗氧化性能。研究表明，Si3N4結(jié)合SiC材料在空氣、水蒸氣及不同CO/CO2比的混合氣相中，其高溫氧化過程基本上遵循拋物線型氧化規(guī)律，前期為化學(xué)反應(yīng)控訴階段，后期為擴算控速階段。材料在高溫氧化性氣氛中使用時，表面將形成致密的SiO2保護層，有利于防止進一步氧化蝕損，表現(xiàn)為保護性氧化
三：什么是莫來石結(jié)合SiC碳化硅制品
這類制品是在粘土結(jié)合SiC基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類高級的SiC制品。結(jié)合相原料通常選用純度高的AL2O3和SiO2微粉或細粉，有是添加少量的硅線石，紅柱石和藍晶石細粉，結(jié)合相組成以莫來石為主，玻璃相含量低，莫來石結(jié)合SiC中，SiC含量一般75%~90%，燒成溫度通常為1400~1500℃。莫來石結(jié)合SiC制品使用性能明顯優(yōu)于黏土結(jié)合SiC，目前在陶瓷、有色冶金、機械等行業(yè)仍在使用。
四：什么是粘土結(jié)合SiC制品
這類制品出現(xiàn)于20世紀40~50年代，SiC質(zhì)含量一般為50%~95%。結(jié)合相原料以結(jié)合黏土為主，通常還加入硅線石、紅柱石，藍晶石等礦物細粉原料，燒成溫度為1350~1450℃，可與黏土質(zhì)耐火材料一同燒成。結(jié)合相原料種類和含量將影響制品的性能，隨著黏土含量的增加，材料的抗氧化性提高，但導(dǎo)熱性、荷重變形溫度、抗熱震性和高溫強度等下降。物相分析表明，粘土結(jié)合SiC材料的結(jié)合相由使用、莫來石和硅鋁酸鹽玻璃組成。黏土和硅酸鋁質(zhì)礦物原料中，均不同程度地存在這R2O、RO、Fe2O3等雜質(zhì)，它們在高溫?zé)蛇^程中將進入玻璃相中，這將嚴重影響材料的高溫性能。由于玻璃相含量較多，這類制品高溫性能較差。
粘土結(jié)合SiC制品主要用作各種工業(yè)窯爐的隔焰板、陶瓷窯具（棚板、立柱、匣缽等）。在粘土結(jié)合SiC窯具材料中，由于SiC材料所具備的優(yōu)異性能遭到粘土結(jié)合相的破壞，材料高溫性能差，窯具本身厚度和重量偏大，產(chǎn)品裝填比例低，燒成能耗高，造成了SiC資源和能源的浪費，現(xiàn)在已基本不生產(chǎn)和使用這類耐火制品。