吳瀾爾

（北方民族大學,寧夏 銀川 750021）

碳化硅與金剛石具有相似的晶體結構，在空間網狀結構中，碳原子、硅原子交替以共價鍵相結合。碳化硅主要有兩種結晶形態(tài)：β-SiC和α-SiC。β型為低溫型，是面心立方結構，典型結構為3C。α型為高溫型，六方結構，有近250種多型體。碳化硅的基本特性：密度（g/cm3)：α-SiC，3.217；β-SiC，3.215。熱傳導性（W/m·℃)：α-SiC，41.0；β-SiC，25.5。維氏硬度（HV換算成GPa）：24.5～28.2。抗氧化性：極好。耐腐蝕性：室溫下幾乎是惰性的。

碳化硅產品與用途主要有：磨具磨料（砂輪、砂紙、研磨膏、拋光液）；耐火材料（陶瓷窯爐中的方梁、支架、襯板、匣缽）；煉鋼爐出渣口、鐵水澆口；煉鋼過程中添加的脫氧劑；光伏產業(yè)切割刃料；高技術結構陶瓷部件；半導體材料及器件等。

1 碳化硅產業(yè)發(fā)展歷史

1890年，Edward和G.Acheson 在碳中加硅，試圖合成金剛石時，偶然發(fā)現(xiàn)了碳化硅的合成方法。目前Acheson法是碳化硅工業(yè)化合成主要方法。其主要工藝過程：石英砂＋石油焦（或無煙煤）＋少量鋸末和氯化鈉，在2 000 ℃～2 400 ℃的電弧爐中反應合成。

我國碳化硅工業(yè)生產始于1949年，第一機械工業(yè)部沈陽第一砂輪廠和中科院金屬研究所的技術人員參照日本與蘇聯(lián)的技術資料，搭建了碳化硅冶煉爐，開始了我國最初的碳化硅工業(yè)生產，可以說第一砂輪廠是我國碳化硅工業(yè)生產的發(fā)源地[1]。

1978年，寧夏在第一砂輪廠的協(xié)助下建起了第一臺碳化硅冶煉爐，由于具備煤基碳化硅的原料礦產資源，碳化硅產業(yè)在寧夏得以迅速發(fā)展，成為寧夏的支柱產業(yè)之一。圖1是2014—2018年全國碳化硅冶煉產量和寧夏產量對比數(shù)據（數(shù)據來自中國機床工具工業(yè)協(xié)會磨料磨具分會）。圖1中，比例是寧夏碳化硅產量占全國總產量的百分比。從圖1可以看出，在2014年和2016年，寧夏碳化硅產量均超過全國產量的50%。

圖1 全國碳化硅產量與寧夏碳化硅產量對比

據統(tǒng)計，截至2019年，寧夏有碳化硅冶煉企業(yè)9家，其生產能力58萬噸，當年實際生產38萬噸。另有碳化硅磨料微粉企業(yè)6家，碳化硅陶瓷生產企業(yè)2家[2]。

2 碳化硅產業(yè)發(fā)展政策導向

《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十三個五年（2016—2020）規(guī)劃綱要》強調：“堅持戰(zhàn)略和前沿導向，集中支持事關發(fā)展全局的基礎研究和共性關鍵技術研究，更加重視原始創(chuàng)新和顛覆性技術創(chuàng)新。聚焦目標、突出重點，加快實施已有國家重大科技專項，部署啟動一批新的重大科技項目。加快突破新一代信息通信、新能源、新材料、航空航天、生物醫(yī)藥、智能制造等領域核心技術”。

《“十三五”材料領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》提出：“以高性能纖維及復合材料、高溫合金為核心，以輕質高強材料、金屬基和陶瓷基復合材料、材料表面工程、3D打印材料為重點，解決材料設計與結構調控的重大科學問題，突破結構與復合材料制備及應用的關鍵共性技術，提升先進結構材料的保障能力和國際競爭力”。包括“先進鋁基、鈦基、鐵基等金屬基復合材料，金屬層狀復合材料，碳化硅、氧化鋁、氮化硅和氮化硼纖維及復合材料，耐高溫陶瓷基復合材料，低成本碳/陶復合材料等”。

《中國制造2025》提出：“以特種金屬功能材料、高性能結構材料、功能性高分子材料、特種無機非金屬材料和先進復合材料為發(fā)展重點，加快研發(fā)先進熔煉、凝固成型、氣相沉積、型材加工、高效合成等新材料制備關鍵技術和裝備，加強基礎研究和體系建設，突破產業(yè)化制備瓶頸”。

《產業(yè)技術創(chuàng)新能力發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》提出：“加快基礎材料升級換代，做好戰(zhàn)略前沿材料提前布局和研制，關注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響，以特種金屬功能材料、高性能結構材料、功能性高分子材料、先進無機非金屬材料和先進復合材料為發(fā)展重點，加快研發(fā)新材料制備關鍵技術和裝備。重點發(fā)展軸承、齒輪、彈簧及工模具用鋼，擠壓、鑄造鋁型材，基礎樹脂，工業(yè)陶瓷等先進基礎材料”。

3 碳化硅陶瓷技術、產品與市場

3.1 我國碳化硅陶瓷技術研發(fā)

碳化硅冶煉產品經機械破碎、研磨、提純至亞微米、微米級高純微粉可以用來制備碳化硅高技術陶瓷，也稱工業(yè)陶瓷、精細陶瓷。從20世紀80年代起，我國大力支持高技術陶瓷材料的研發(fā)，隨著市場需求的迅速擴大，航空航天、軍工、電子行業(yè)、煤制油等新興產業(yè)對先進陶瓷提出了更多更高的要求。目前國內從事碳化硅先進陶瓷及陶瓷基復合材料研發(fā)的單位已達幾十家之多，如中國科學院上海硅酸鹽研究所、清華大學、西北工業(yè)大學、北方民族大學、武漢理工大學、北京科技大學、哈爾濱工業(yè)大學等。發(fā)表的相關論文、專利、標準逐年增多，在國際上占據了一定的地位。以專利為例，利用SOOPAT專利數(shù)據庫搜尋分析，全球碳化硅陶瓷專利申請主要在日本、中國、美國、德國、韓國、加拿大、法國、英國、澳大利亞、俄羅斯等國家和地區(qū)。日本專利申請量排名第一，中國位居第二，美國列居第三[3]。我國專利申請分為三個階段：1988—2000年為起步期，2001—2011年為緩慢增長期，2012年至今為快速增長期。我國碳化硅陶瓷材料領域相關專利的申報主體以科研院所和高校為主，企業(yè)次之。說明碳化硅陶瓷的核心技術主要掌握在研究單位，廣大生產企業(yè)產品單調，后續(xù)研發(fā)能力亟待提高。

3.2 碳化硅陶瓷產品分類及應用

工業(yè)化碳化硅陶瓷產品主要分為三類（不包括碳化硅基耐火材料）：反應燒結碳化硅、重結晶碳化硅和無壓燒結碳化硅。

（1）反應燒結碳化硅。反應燒結是陶瓷原料成型坯體在一定溫度下通過固相、液相和氣相相互間發(fā)生化學反應，同時進行致密化和規(guī)定組分的合成，得到預定的燒結體的過程，其制品在燒結前后幾乎沒有尺寸收縮，可以制造尺寸精確的制品。山東濰坊集中了我國80%以上的反應燒結碳化硅陶瓷產品，產值上十億元，產品數(shù)百種。主要有反應燒結碳化硅輥棒、方梁、噴火嘴-分火器、熱電偶保護管、鍋爐煙氣脫硫裝置的霧化噴嘴等。

（2）重結晶碳化硅。重結晶燒結碳化硅是以高純超細碳化硅為原料，碳化硅在2 400 ℃高溫及一定壓力的氣氛保護下，發(fā)生蒸發(fā)-凝聚再結晶作用，在顆粒接觸處發(fā)生顆粒共生形成的燒結體。其基本不收縮，但具有一定的氣孔率，可制備尺寸精確的制品。國內以沈陽星光技術陶瓷有限公司為首，產能超過1 000噸/年。

（3）無壓燒結碳化硅。無壓燒結是在無外界壓力條件下，將具有一定形狀的坯體放在一定的溫度和氣氛條件下經過物理化學過程變成致密、體積穩(wěn)定、具有一定性能的固結致密塊體的過程。這種方法不僅簡單易行，還適用于不同形狀、大小物件的燒制，溫度便于控制，是使用最為廣泛的燒結技術。在機械密封環(huán)、滑動軸承、陶瓷閥門、防彈片、過濾元件、各種高溫耐腐蝕條件的結構部件等應用領域顯示出優(yōu)異的性能。圖2為無壓燒結桑塔納汽車水泵的碳化硅密封環(huán)。

圖2 碳化硅陶瓷密封環(huán)

3.3 我國碳化硅陶瓷產業(yè)布局

我國碳化硅陶瓷生產企業(yè)較多分布于沿海地區(qū)，一般來講，很多企業(yè)產能較小，其產品（尤其是高端產品）存在供不應求的情況。我國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的產業(yè)布局如圖3所示，代表性企業(yè)名錄如表1所示[4]。

表1 我國碳化硅陶瓷代表性企業(yè)名錄

圖3 我國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）碳化硅陶瓷產業(yè)布局

3.4 碳化硅高技術陶瓷市場

3.4.1 國內市場與產品

截至2018年底，我國碳化硅陶瓷總產量約10.8萬噸，產品結構以中低端為主，市場規(guī)模約8億美元，消費量7.5萬噸[5]，如圖4、圖5所示。

圖4 2014—2018年我國碳化硅陶瓷產量（單位：噸）

圖5 2014—2018年我國碳化硅陶瓷消費量（單位：噸）

有關統(tǒng)計顯示，2018年我國碳化硅陶瓷出口量約4萬噸，產品以低端產品為主；進口量6 779.48噸，主要為中高端產品[5]，如圖6所示。

圖6 2014—2018年我國碳化硅陶瓷進出口規(guī)模（單位：噸）

3.4.2 全球碳化硅陶瓷市場及預測

根據2017年Technavio的報告，全球碳化硅陶瓷市場在2016年達到48.60億美元。Market Research Future報告顯示，2017年全球碳化硅陶瓷市場達到52.07億美元，2019年達到58.59億美元。雖然分析口徑有所不同，但是都反映出碳化硅陶瓷市場在近幾年內有顯著的發(fā)展。目前全球碳化硅陶瓷市場處在成長膨脹階段（Growth-Expansion phase），并且相當長的一段時間（直至2026年）內保持持續(xù)增長。Technavio預計碳化硅陶瓷市場在2023年達到74.74億美元，市場年增長率在6.45%。從數(shù)量上看，碳化硅陶瓷市場在2016年大約為24.56萬噸，2017—2023年的數(shù)量增長率預計為5.6%。Market Research Future認為，到2026年，全球碳化硅市場復合增長率都將保持6.01%，產值將達到81.33億美元，產量達到37.457萬噸。表2為碳化硅陶瓷產品在不同應用領域中的市場份額以及市場預測（2026），表3為不同類型碳化硅陶瓷的市場及增長分析。

表2 碳化硅陶瓷產品在不同應用領域中的市場份額以及市場預測

表3 不同類型碳化硅陶瓷市場及增長分析

碳化硅陶瓷市場的增長主要原因是部分區(qū)域的工業(yè)化以及工業(yè)化向高端領域發(fā)展。工業(yè)制造提供了碳化硅陶瓷發(fā)展的動力。發(fā)展中國家如亞太國家、拉丁美洲以及中東政策支持驅動了碳化硅陶瓷整體市場的發(fā)展。碳化硅陶瓷的高性能使其在越來越多的領域得到應用，但因其制造成本高從而限制了市場的開拓。因此低成本制造成為制約碳化硅陶瓷市場發(fā)展的瓶頸問題之一。

近年來，隨著電子和半導體行業(yè)、機械加工市場的不斷擴展，其對碳化硅陶瓷的需求也不斷增加。這成為在2015年以后碳化硅陶瓷市場得以擴展的主要驅動力，而在2020—2022年，隨著市場對碳化硅陶瓷的認識加深，越來越多的應用領域將會得到開拓，這成為碳化硅市場增加的主要驅動力。2023年以后，高性能碳化硅陶瓷，尤其是功能-結構（高導熱性能，高導電性能，光學性能）碳化硅陶瓷進入市場，碳化硅陶瓷市場將出現(xiàn)新的增長點。

4 碳化硅高端產品技術研發(fā)趨勢

通過對文獻、專利、進出口貿易數(shù)據和學術會議活躍度等大數(shù)據綜合研判，目前碳化硅高技術產品的研發(fā)方向主要有碳化硅增材制造技術、碳化硅復合材料、單晶及半導體材料。

4.1 碳化硅增材制造技術

碳化硅增材制造技術又稱3D打印技術，是一種以點對點、線對線或層對層疊加的方式制造實體零件的一系列數(shù)字化制造技術，被視為制造業(yè)的革命。增材制造獨特的制造理念使采用傳統(tǒng)制造方法如鑄造、注模、加工等制備困難的高度復雜和精密結構成為可能。由于對象可以在一次運行中構建，增材制造可顯著提高生產效率，極大地節(jié)省原材料。

將碳化硅增材制造技術引入陶瓷部件制造為解決陶瓷成型、加工困難提供了全新的可能性。例如，寧波伏爾肯科技股份有限公司利用3D打印技術制備的顆粒硅流化床碳化硅內襯，替代國外進口，解決了高純硅生產的卡脖子部件國產化制備。

4.2 碳化硅復合材料

碳化硅復合材料以碳化硅（SiC）為基體，通過添加其他物質對基體產生增強增韌作用，增強碳化硅陶瓷的性能。添加物質的種類一般包含碳化物、硼化物、碳、氧化物、氮化物等。制備出SiC基復合材料后，對其力學、熱學、抗氧化性、導電性和耐腐蝕性等性能有所改善，以適應更復雜多樣的應用場合需求。

4.3 單晶及半導體材料

碳化硅單晶是一種優(yōu)良的半導體材料。由于4H-SiC材料與Si相比具有更大的能帶間隙，其固有載流子密度要小得多，這使得從穩(wěn)定性的角度來看碳化硅晶體具有高溫運行能力。碳化硅晶體與硅晶體相比還具有高熔點、高熱導率以及飽和遷移速率等優(yōu)點，使得碳化硅晶體被認為是可以取代硅晶體的新一代半導體材料。圖7為碳化硅晶體與硅晶體的性能對比。

圖7 碳化硅晶體與硅晶體的性能比較

幾種半導體的物理性質如圖8所示。

圖8 幾種半導體的物理性質

通過摻雜能進一步改善SiC的電性能。碳化硅在摻雜和電阻率控制方面比其他寬禁帶半導體材料有很大的優(yōu)勢；雙極性摻雜是可能的，同時對p型和n型摻雜均可實現(xiàn)大范圍的電阻率控制。氮是碳化硅晶體中最重要的淺層施主雜質，它可以取代碳化硅晶體中的C位，在PVT生長過程中，通過控制氮氣流量，可以很容易地將其引入晶體中。

目前較為成熟的SiC單晶生長方法有以下幾種。

（1）晶種升華工藝/物理氣相傳輸（PVT）。

圖9是晶種升華生長過程示意圖。這是目前“最先進”的碳化硅大塊單晶工業(yè)生長技術。典型生長條件為2 573 K和1 330 Pa氬氣氛。

圖9 晶種升華生長過程示意圖

（2）高溫化學氣相沉積（HTCVD）。

雖然PVT技術主導了今天的SiC晶圓生產，但由Kordina等人首先引入的HTCVD已經變得非常重要。HTCVD生長系統(tǒng)基于垂直的反應器幾何結構，其中的前驅體，如SiH4和C2H4，稀釋在載體氣體中，通過加熱區(qū)向上饋送到種子晶體支架。該技術的主要優(yōu)點是原料的連續(xù)供應，可以使長錠生長直接控制C/Si比以及對摻雜的完美控制，實現(xiàn)從高純度的半絕緣晶體到n型或p型摻雜晶體。

（3）鹵化物化學氣相沉積（H-CVD）。

H-CVD是對碳化硅薄層和厚層沉積的經典化學氣相沉積（CVD）的高溫變換。氯化前驅體用于避免在接近種子表面的氣相中形成均勻的成核。這個過程是一個純CVD技術。該方法在生長速率、本征晶體純度、n型摻雜等方面取得了令人滿意的初步結果，但此后未見報道。

（4）改性物理氣相傳輸（M-PVT）。

M-PVT具有將PVT成熟用于單晶生長和HTCVD用于高純度多晶SiC源連續(xù)加料相結合的內在優(yōu)勢。該工藝由三個不同的反應區(qū)組成：進料區(qū)，其中多晶碳化硅源由在載氣中稀釋的氣態(tài)前驅體形成；轉移區(qū)，由多孔石墨泡沫組成，支持CVD沉積，并允許碳化硅轉移到升華區(qū)；單晶生長的升華區(qū)，后者的設計類似于PVT坩堝。由于“轉移帶”孔隙率高，接近95%，PVT帶部分打開。因此，前驅體濃度在進給區(qū)可以有效地作為附加參數(shù)，簡單而精確地控制過飽和度接近晶體表面，保持壓力和熱環(huán)境不變。利用原位X射線成像，可以證明“連續(xù)”生長的概念。然而，這種二合一的過程似乎很難加以優(yōu)化，沒有進一步的發(fā)展報告。然而，值得注意的是，使用M-PVT可以實現(xiàn)特定的過飽和控制，這是證明幾毫米厚的“塊狀”3C-SiC單晶生長的唯一過程。

（5）頂部供給溶液生長（TSSG）。

高溫溶液的生長通常比其他方法的位錯密度低，這與生長所需的過飽和水平較低有關。在60多年前已有人嘗試將溶液生長法應用于碳化硅中，但是通過最近重大的成果報道可知，大塊單晶的制備終于實現(xiàn)。采用感應加熱的方法對石墨氈隔熱的高密度石墨坩堝進行加熱。石墨坩堝因其是連續(xù)溶解的，通常既是硅基溶劑的容器，又是工藝的C源。TSSG由三個基本步驟組成：1.在坩堝-液界面的溶解；2.溶質從溶解區(qū)向結晶區(qū)運移；3.碳化硅在晶種上結晶，后者被粘在石墨軸上。通常需要進行晶體和坩堝的平移和旋轉運動。溫度范圍略低于PVT(通常為2273～2373K)，溫度梯度也是如此。工作氣氛為高純度Ar或He高于大氣壓，以降低液體硅的汽化率。

以上五種方法中，PVT是最成熟的和已工業(yè)化的生產工藝；H-CVD、M-PVT通常不用于工業(yè)化生產；HTCVD和TSSG目前尚處于實驗室研發(fā)階段。但是，PVT法本質上不能連續(xù)生產，工藝的重復性也很難把握，而HTCVD和TSSG兩種方法分別提供了解決連續(xù)生產和降低缺陷濃度問題的思路，值得深入研究。

由于SiC優(yōu)良的半導體特性，近年來在功率半導體行業(yè)獲得了廣泛的應用，SiC功率二極管，SiC金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET），SiC結型場效應晶體管（JFET），SiC閘流管，SiC絕緣柵雙極晶體管（IGBT），SiC碳化硅雙極面結型晶體管(BJT)。

5 我國碳化硅基陶瓷產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中的問題及其解決方案探索

5.1 我國碳化硅基陶瓷產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中的問題

通過對國內外碳化硅陶瓷產業(yè)技術、產品、市場的分析，可以得出我國碳化硅基陶瓷產業(yè)發(fā)展存在以下幾個問題。

（1）產品低端、品類單一。從我國現(xiàn)行碳化硅相關國家標準、行業(yè)標準和地方標準來看，應用在機械行業(yè)中的反應燒結碳化硅陶瓷窯具仍是目前市場上碳化硅陶瓷的主流產品，而碳化硅陶瓷熱交換管、砂磨機用反應燒結碳化硅內襯、碳化硅過濾器、船舶用碳化硅陶瓷密封環(huán)等附加值稍高的精細碳化硅陶瓷產品剛剛起步，雖然市場潛力很大，但目前市場容量較小，有待進一步推廣；而美國、日本等發(fā)達國家目前已經成功推向市場的產品有商用碳化硅基復合材料、柴油機微粒過濾器（DPF）、大型陶瓷膜、超長碳化硅陶瓷熱交換管（≥6m）、塊孔式碳化硅陶瓷熱交換部件、大化工中使用的碳化硅陶瓷閥件等，我國尚在研發(fā)-中試-小批量試生產過程中，未形成研發(fā)-中試-產業(yè)化-產品再優(yōu)化的良性循環(huán)。

（2）尚不具備高端成型、燒結等設備的國產化能力。成型和燒結一直是碳化硅陶瓷制備工藝中的重要環(huán)節(jié)。成型、燒結步驟能否控制得當主要取決于工藝和設備兩個方面。其中，設備又是關鍵中的關鍵。在塑性成形設備（擠出機、注射成型機以及相應模具的配合設計）、固體無模成型設備（3D打印成型機、噴墨打印機等）、燒結設備（高溫燒結爐、熱壓燒結爐、超長管材連續(xù)燒結爐等）等設備領域，國內均與國外存在著不小的差距。

（3）行業(yè)集中度低。目前國內市場成熟的碳化硅陶瓷產品準入門檻低，一旦有利可圖，行業(yè)內外的投資者都急于分一杯羹，結果造成質量管控能力差，甚至產生低價惡性競爭，企業(yè)無力持續(xù)進行創(chuàng)新研發(fā)，形成惡性循環(huán)。

（4）相應的知識產權保護機制不健全。除行業(yè)集中度低之外，知識產權保護機制不健全是我國目前無國際品牌的示范性龍頭企業(yè)的又一原因。核心技術隨著技術人員的流動而流失的情況日益凸顯，原技術保有單位在追責取證方面存在較大的困難。另外，由于碳化硅陶瓷行業(yè)本身的特點，難以從最終產品完全判斷其具體配方、生產工藝，降低了侵權成本，在司法實踐中，知識產權保護仍面臨諸多法律困境。

（5）科研院所、高校、企業(yè)之間的互動程度有限。標準起草制定方面，多是企業(yè)合作完成，專利的申請多由科研院所及高校自身完成。這意味著在專利形成階段企業(yè)參與較少，而在產業(yè)化產品推廣階段，科研院所及高校參與較少。因此，目前的專利多是實驗室技術，而不是具有較高應用價值的產業(yè)化技術。目前，企業(yè)往往根據產品檢測、制備等方面的需求自行制定企業(yè)標準，或者與其他企業(yè)聯(lián)合制定企業(yè)標準，尚未對標國際先進標準?？蒲性核⒏咝?、企業(yè)之間的互動程度有限，在一定程度上制約著行業(yè)發(fā)展。

5.2 相應的解決方案

（1）加強科研院所、高校、企業(yè)之間的互動。科研院所和高校的學者專家應勤于了解企業(yè)的需求，善于甄別企業(yè)的技術問題，敢于深入企業(yè)解決問題。企業(yè)應不斷提高自身專業(yè)水平，多參加行業(yè)協(xié)會、學會組織的行業(yè)論壇、學術論壇，了解科研院所和高校的最新研究動向，能夠明確企業(yè)發(fā)展需求，能夠了解行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，爭取能夠預判行業(yè)發(fā)展趨勢。將專家學者的“勤于、善于、敢于”與企業(yè)家的三個“能夠”結合起來，增強相互間的交流合作。

（2）完善知識產權保護機制，適當提高侵權違法成本。中美貿易摩擦發(fā)生以來，核心技術的重要性被提至前所未有的高度，關注本土自主知識產權的保護刻不容緩。在完善知識產權保護機制方面，既要保證具有可行性，也要保證原被告雙方的商業(yè)機密不被泄露。在完善知識產權保護機制的同時，還要建立一支具有良好專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德精神的執(zhí)法隊伍。適當提高侵權違法成本，讓企業(yè)和個人對知識產權產生敬畏感。

（3）提高行業(yè)集中度。嚴格審批手續(xù)，避免浪費產能。為大型企業(yè)提供用地、用電、生活配套優(yōu)質服務，讓大家看到做大企業(yè)的希望。政府部門可設置專項資金扶持大型企業(yè)的建設，同時鼓勵社會資金參與行業(yè)建設。企業(yè)只有做大做強，行業(yè)優(yōu)勢才能凸顯，形成同行業(yè)企業(yè)“和而不同”的共贏局面。

（4）提高高端成型、燒結設備的國產化能力。需要設備使用方與設備制造方加強溝通交流，堅持走“引進—消化吸收—再創(chuàng)新”的道路。不斷優(yōu)化設備，把設備做好做精。

（5）開發(fā)更多種類的碳化硅陶瓷制品。碳化硅陶瓷行業(yè)從業(yè)者挖掘其本身特性，提出創(chuàng)新性成型、燒結工藝，實現(xiàn)配方的創(chuàng)新和工藝的優(yōu)化，在設備能力允許的前提下，開發(fā)出更多種類的碳化硅陶瓷制品，實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。

5.3 寧夏碳化硅基陶瓷產業(yè)發(fā)展建議

在寧夏發(fā)展碳化硅高技術陶瓷規(guī)?；a，需要因地制宜，發(fā)揮優(yōu)勢，規(guī)避弱項。高尺寸精度、結構復雜、加工量大的陶瓷部件，雖然單件價格高，但要求加工設備先進，模具設計制造工藝嫻熟，操作工人技術水平高，相關工業(yè)配套條件良好。在這些方面，寧夏難以與沿海地區(qū)競爭。寧夏發(fā)展碳化硅陶瓷產業(yè)適合發(fā)展加工簡單、批量大、用原材料多的制品，如防彈片。除了防彈片，還可以根據寧夏的市場需求和工業(yè)基礎，發(fā)展換熱管、閥門配件、散熱片等制品的業(yè)務。因此，建議政府重點支持發(fā)展碳化硅換熱器，碳化硅耐磨耐腐蝕部件在煤制油工業(yè)閥門、泵等關鍵設備上的應用，碳化硅多孔過濾材料，高導熱3D打印碳化硅散熱片等碳化硅高技術陶瓷的研發(fā)生產。同時密切關注碳化硅單晶在半導體、電子器件中的應用，尋找機會，參與國際市場競爭。

（1）碳化硅換熱器。碳化硅材料具有良好的導熱性和耐腐蝕、耐高溫性能。碳化硅薄壁管制造的管束換熱器可以突破化工行業(yè)熱交換介質有腐蝕性，且溫度超過聚四氟乙烯可以承受的200 ℃左右的限制。寧東煤制油和烯烴有大量的換熱器在嚴酷工況下運行，鋼制換熱器不能應付腐蝕性液體，聚四氟乙烯襯層無法適應高溫，石墨換熱器無法應對高速流體夾雜顆粒物的沖刷和磨損。碳化硅換熱器可以解決以上問題，但成本太高。成本問題的根源在于長期以來碳化硅換熱器被外國公司壟斷，價格虛高。目前，中國科學院上海硅酸鹽研究所已經首先成功開發(fā)出碳化硅薄壁管的批量制備技術，并且和換熱器廠家合作并開始應用推廣。隨著產量的增加，工藝技術改善，碳化硅換熱器的成本將很快降低。碳化硅換熱管批量生產，工藝不復雜，燒制后不用后加工，適合寧夏生產。

（2）閥門、泵等耐磨耐腐蝕配件。寧夏的吳忠儀表有限責任公司是中國控制閥門行業(yè)的龍頭企業(yè)，許多大型工業(yè)閥門都出自吳忠儀表有限責任公司。接下來，可將該應用領域與區(qū)內碳化硅陶瓷制造產業(yè)發(fā)展結合，利用碳化硅陶瓷關鍵部件解決閥芯閥座的防腐、耐磨、耐高溫、抗沖刷問題。

（3）碳化硅過濾材料。多孔碳化硅蜂窩陶瓷，在鋼水過濾、汽車尾氣過濾方面表現(xiàn)出耐高溫、耐沖刷、可以反復使用等優(yōu)點，且加工工藝簡單。

6 結語

碳化硅產業(yè)在寧夏既有優(yōu)勢，又迫切需要轉型。隨著信息技術的快速發(fā)展，未來碳化硅產業(yè)的主要應用將集中在半導體電子信息材料領域。寧夏的碳化硅產業(yè)應當抓住這一契機，依托自身的產業(yè)基礎和體量優(yōu)勢，加快研發(fā)碳化硅高端技術陶瓷、半導體材料產品等，促使我國早日從世界制造大國走向世界制造強國。