炭化ケイ素の高い溶融温度

炭化ケイ素は、高温特性に優れた非常に硬くて強い非酸化物セラミックで、要求の厳しい用途にさまざまな産業で広く利用されています。

アルゴン中、1500～2100℃で試験した試料のフラクトグラフィーを観察したところ、最外層のみが酸化しており、その酸化スケールだけが、WO3のウィスカーを取り囲む変形した細長いボロン粒を含んでいた。

熱力学

炭化ケイ素(SiC)は、多くの望ましい工業的特性を誇る不活性セラミック材料です。高強度、耐摩耗性、耐熱衝撃性、熱伝導性、耐酸性、耐アルカリ性、1600℃までの耐熱性などです。

SiCは、そのドーピングレベルと組成によって、電気絶縁体としても半導体としても機能する。窒素やリンのドーピングはn型導電性を生み出し、ホウ素、ガリウム、アルミニウムのドーピングはp型導電性を生み出す。

炭化ケイ素は今日、鉄鋼製造、金属の熱処理、フロートガラスの製造、セラミックや電子部品の製造から複合装甲（チョバムアーマーなど）や防弾チョッキの製造まで、幅広い産業で利用されている。

SiCは圧力と温度の関数として融解し、その融解温度は両方の変数によって決定される。低圧では、その相図は、3C立方晶と6H六方晶の平衡混合物として起こる不調和な融解を示す（[17]を参照）。しかし、より高い圧力では、図5に見られるような明確な融解曲線で、融解して液体になることが観察されている。融解速度が遅いのは、炭素の原子半径の差とケイ素の原子半径の差が大きいためと考えられる（[18]参照）。

圧力

炭化ケイ素は、その半導体特性、特に通常のシリコンに比べ優れた耐電圧性能で話題を呼んでいる。さらに、炭化ケイ素は研磨剤としても使用でき、自動車の高性能ブレーキディスクのような耐火物用途にも使用できる。

SiCは、ウルツ鉱に似た六方晶の結晶構造を持つアルファ炭化ケイ素（a-SiC）として発見されることが最も多い。しかし、β型も低温で形成されるが、商業的用途は限られている。SiCは、ダイヤモンドのような性質を持ち、熱や腐食に強く、丈夫な材料として知られている。

炭化ケイ素は、様々な耐火物、研磨剤、冶金用途に使用される粉末または結晶として製造される。グラファイトと組み合わせて、自動車の高性能ブレーキディスクに使用される炭素繊維強化炭化ケイ素を製造するためによく使用される。

炭化ケイ素の製造方法としては、レリー法が一般的である。これは、珪砂と石炭（通常はコークス）の混合物を、炭素導体が電極として機能する花崗岩のるつぼの中で非常に高温で加熱し、電流がコークスを通過する間に化学反応を生じさせ、低温で昇華させ、低温でグラファイトロッドに析出させ、モアッサナイトとして知られるSiCの純粋な緑色の結晶を得るものである。

拡散

炭化ケイ素（SiC）は、融点が極めて高い（2700℃）非晶質の結晶材料です。Si原子とC原子の間に強い共有結合があるため、炭化ケイ素はダイヤモンドの硬度（モース硬度9.5）には及ばないものの、非常に硬く脆い。1893年にアリゾナ州のキャニオン・ディアブロ隕石クレーターで発見されたモアッサナイトとして天然に発見されましたが、高温の電気炉で還元シリカ-炭素を用いて人工的に製造することもできます。

炭化ケイ素は、その卓越した物理的・化学的特性により広く利用されています。標準的なシリコンの10倍の耐電圧や、窒化ガリウムよりも1000V以上のシステムで優れた性能を発揮するなど、優れた電気特性を誇り、さらに耐熱衝撃性や耐摩耗性も備えています。

炭化ケイ素の絶縁能力を向上させる努力の一環として、高温アニール工程での劣化を緩和するために、炭化ケイ素はしばしば炭素層（Cキャップとして知られる）で覆われる。しかし残念なことに、この被覆は、フレンケル対の形成を促し、不動な反サイトを形成することによって、自己拡散に有害な影響を及ぼす可能性もある（この現象の説明については図4を参照）。図4は、1700℃で1時間アニールしたキャップなし試料とCキャップ試料の比較である。両試料とも1700℃で1時間アニールしたCキャップ試料にピンホールが存在するため、30プロファイルの形状が試料間で異なっており、これは自己拡散曲線のアレニウスプロットの違い（Cキャップ試料にピンホールが存在することを示している）によって証明されている。

温度

炭化ケイ素（SiC）は、高温での熱安定性と強度に優れた非酸化物セラミック材料です。結晶格子構造によって結合された炭素原子とケイ素原子が密に詰まったSiCは、融点が非常に高く、極端な高温が存在する産業用途に適しています。

純粋なSiCは優れた導電体ではないが、特定のドーパントをドープすることで導電性が著しく向上する。さらに、SiCの耐熱衝撃性と耐クリープ性は、アルミナや炭化ホウ素などの他の高温セラミック材料を上回る。

鉄鋼業界において、90%炭化ケイ素は塩基性酸素炉（BOF）に不可欠な成分です。さらに、溶融プールから不純物を除去しながら鋼の脱酸を助けるだけでなく、溶鋼中の炭素含有量を制御する効果的な手段でもあります。

SiCは鉄鋼産業で使われるだけでなく、他にも多くの用途がある。例えば、ポリ塩化ビニルやその他の有機化合物を製造する際の効率的な触媒として機能する。さらに、SiCはアルミナや炭化ホウ素の製造にも使用でき、チョバム装甲のような複合装甲の不可欠な成分でもある。