碳化硅与碳化硼陶瓷产品综述

材料

性能优势分析

工业发展历程

碳化硅

硬度与轻量化：莫氏硬度高，密度仅为钢材40%。

热管理：热导率达200W/(m·K)，适合高温换热器。

机械强度：抗弯强度高，适合承受机械应力场景。

耐腐蚀性：抗氢氟酸腐蚀。

高温稳定性：熔点高，性能稳定。

①1891年爱德华·古德里奇·艾奇逊首次通过电阻炉高温还原法合成碳化硅，奠定了工业化生产基础，初期主要用于磨料和耐火材料。

②20世纪50年代后，随着半导体需求增长，碳化硅单晶生长技术（如Lely法）取得进展，推动了其在电子领域的应用。

③21世纪以来，化学气相沉积（CVD）等工艺的成熟使碳化硅晶圆质量显著提升，成本降低，逐步替代硅基器件在新能源和电动汽车中的应用。

碳化硼‌

极致硬度：常温维氏硬度35-45GPa。

中子吸收能力：硼-10同位素含量达20%。

耐磨性：在腐蚀性介质和高温氧化环境下保持稳定摩擦系数。

①基础研究的起始‌：科学家们逐渐认识到碳化硼在硬度、耐磨性和化学稳定性方面的独特优势。 技术突破与初步应用。

②‌合成技术的进展‌：随着合成技术的不断突破，碳化硼的制备从实验室规模逐渐扩大到工业规模。

③ ‌初步应用探索‌：碳化硼因其高硬度和耐磨性，开始被应用于耐磨部件和切削工具等领域。

④‌规模化生产技术的成熟‌：20世纪中后期，随着热压烧结、反应烧结等工艺的成熟，碳化硼陶瓷的规模化生产成为可能。

材料

应用领域

碳化硅

电子器件：用于电动汽车逆变器、光伏逆变器和工业电源模块，效率比硅基器件提升30%以上。

射频微波器件：在5G基站射频功放和雷达系统中表现出色。

高温传感器：用于航空发动机燃烧室监测、核反应堆堆芯测温等。

人体防护：与高分子材料复合后制成的防护板，可抵御大多数子弹冲击。

碳化硼

防弹装甲：与高分子材料复合后制成的防护板，可在飞机装甲防护和车辆装甲防护等防护要求高的场景使用。

核反应堆结构材料：在1500℃辐照环境下稳定工作。