近年、炭化ケイ素（炭化ケイ素）化合物半導体は産業界で広く注目を集めています。しかし、高性能材料として、電子デバイス（ダイオード、パワーデバイス）はその用途のほんの一部に過ぎません。炭化ケイ素は、研磨材、切削材、構造材料、光学材料、触媒担体などにも用いられています。本日は主に、安定した化学的性質、耐高温性、耐摩耗性、耐腐食性、高い熱伝導率、低い熱膨張係数、低密度、高い機械的強度などの利点を持つ炭化ケイ素セラミックスについてご紹介します。化学機械、エネルギー・環境保護、半導体、冶金、国防・軍事産業などの分野で広く使用されています。

1.炭化ケイ素の構造と特性

炭化ケイ素（炭化ケイ素）は、ケイ素と炭素を含む典型的な多形化合物です。主にα-炭化ケイ素（高温安定）とβ-炭化ケイ素（低温安定）の2つの結晶形から構成されています。200種類以上の多形体があり、β-SiCの3C-炭化ケイ素、α-SiCの2H-炭化ケイ素、4H-炭化ケイ素、6H-炭化ケイ素、15R-SiCが特に代表的です。

1600°C 未満の温度では、炭化ケイ素 は β-炭化ケイ素 として存在します。これは、約 1450°C でシリコンと炭素の単純な混合物から生成できます。1600°C を超えると、β-炭化ケイ素 はゆっくりとさまざまなポリタイプの α-炭化ケイ素 に変化します。4H-炭化ケイ素 は約 2000°C の温度で容易に形成されますが、6H および 15R ポリタイプはどちらも容易に形成するために 2100°C を超える温度が必要です。6H-炭化ケイ素 は 2200°C を超える温度でも非常に安定しているため、工業用途で広く使用されています。純粋な炭化ケイ素は無色透明の結晶です。工業用炭化ケイ素には、無色、淡黄色、薄緑、濃緑、薄青、濃青、さらには黒など、透明度が低くなるにつれて色があります。研磨業界では、炭化ケイ素を色で分類し、黒色炭化ケイ素と緑色炭化ケイ素に分類しています。無色から濃緑色の炭化ケイ素は緑色炭化ケイ素に分類され、淡青色から黒色の炭化ケイ素は黒色炭化ケイ素に分類されます。黒色炭化ケイ素と緑色炭化ケイ素はどちらもα-SiC六方晶です。一般的に、炭化ケイ素セラミックスは緑色炭化ケイ素粉末を原料として使用します。

2.炭化ケイ素セラミックスの製造プロセス

炭化ケイ素セラミックスは、炭化ケイ素原料を粉砕、研磨、分級し、均一な粒度分布を持つSiC粒子を得ることで製造されます。得られたSiC粒子は焼結助剤および一時バインダーと混合され、圧粉体に圧縮成形された後、高温で焼結されます。しかし、シ-C結合は共有結合性が高く（約88%）、拡散係数が低いため、焼結中に緻密化を達成するのが難しいことが製造プロセスにおける主な課題の1つです。高密度炭化ケイ素セラミックスの製造方法には、反応焼結、常圧焼結、常圧焼結、ホットプレス、再結晶焼結、熱間静水圧プレス、放電プラズマ焼結などがあります。しかし、炭化ケイ素セラミックスは破壊靭性が低く、脆性が大きくなります。そのため、近年では、繊維（またはウィスカー）強化、異種粒子分散強化、傾斜機能材料などの炭化ケイ素ベースの複合セラミックスが登場し、単一材料の靭性や強度を向上させています。

3. 炭化ケイ素セラミックスの応用と開発の展望 

優れた性能を持つ高温構造セラミック材料として、炭化ケイ素セラミックは、高温窯、鉄鋼冶金、石油化学、機械電子、航空宇宙、エネルギーと環境保護、原子力、自動車などの分野でますます使用されています。私たちは、最大限の方法を使用して、 

今後、新エネルギー車、エネルギー、産業、通信などの分野の普及率が高まり、各分野で高精度、高耐摩耗性、高信頼性の機械部品や電子部品に対する要求がますます厳しくなるにつれて、炭化ケイ素セラミック製品の市場規模は拡大し続けると予想され、その中でも新エネルギー車と太陽光発電は重要な開発分野です。