4.2.1　碳化硅晶须的特性

碳化硅晶须素有“晶须之王”的美誉，晶体结构与金刚石相类似，是极端各向异性生长的单晶立方短纤维，其直径为纳米级至微米级，有一定长径比，具有高度取向性，呈灰绿色，晶体内化学杂质和缺陷少，无晶粒边界，结晶相成分均一，是目前已经合成出的晶须材料中硬度最高、模量最大、抗拉伸强度最大、耐热温度最高的晶须产品（图4.1、图4.2）。此外碳化硅晶须还具有低密度、耐磨、耐腐蚀等特性。

图4.1　碳化硅陶瓷质晶须的金相结构

(https://www.daowen.com)

图4.2　碳化硅陶瓷质晶须SEM图

碳化硅晶须分为α型（六方和菱方结构）和β型（面心立方结构）两种晶型，其中β型性能优于α型并具有更高的硬度（莫氏硬度达9.5以上），热胀系数低，导热系数高，有更好的韧性、化学稳定性和导电性能，抗磨、耐高温，特别耐地震、耐腐蚀、耐酸碱溶剂、耐辐射，是首选的材料耐磨添加剂。目前研究和使用的主要是β-SiCw，也只有β-SiCw实现了工业化规模生产。经诸多学者对其性能进行研究。例如，U.Kunaver对陶瓷各向异性晶粒生长三维计算机模拟，乌克兰Ivan Franko State Pedagogical大学的V.M.Tsmots，Phillip Deierling针对Ti/TiB复合材料中TiB晶须取向的微观力学行为进行建模和模拟，得出碳化硅晶须相关指标见表4.1。

表4.1　碳化硅晶须相关指标