自然界中的莫桑石只在某些类型的陨石、刚玉矿床等中极少量存在。目前世界范围内出售的碳化硅,包括莫桑石珠宝,大多都是合成的。
1893年,莫桑首次在亚利桑那州的陨石中发现自然存在形式的碳化硅,1905年,将这种材料命名为莫桑石。[5] 但莫桑博士的发现最初受到质疑,因为他的样品可能被当时市场上已经存在的碳化硅锯片所污染。[6]
碳化硅在地球上很罕见,但在太空常见。太空和陨石中发现的碳化硅多是β-SiC。对穆尔奇森陨石中发现的SiC颗粒的分析显示,其碳和硅的同位素比例异常,表明这些颗粒起源于太阳系外。[7]
碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时,在实验室偶然发现的一种碳化物。当时,艾奇逊试图制备人造钻石,当他在铁碗中加热黏土(铝硅酸盐)和粉状焦炭(碳)时,形成了蓝色晶体,当时误认为是金刚石的混合体,故取名金刚砂。1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法,也就是大家常说的艾奇逊炉,一直沿用至今,以碳质材料为炉芯体的电阻炉,通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅。
碳化硅有黑碳化硅和绿碳化硅两个常用的品种,都属α-SiC。①黑碳化硅含SiC约95%,其韧性高于绿碳化硅,大多用于加工抗张强度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、铸铁和有色金属等。②绿碳化硅含SiC约97%以上,自锐性好,大多用于加工硬质合金、钛合金和光学玻璃,也用于珩磨汽缸套和精磨高速钢刀具。此外还有立方碳化硅,它是以特殊工艺制取的黄绿色晶体,用以制作的磨具适于轴承的超精加工,可使表面粗糙度从Ra32~0.16微米一次加工到Ra0.04~0.02微米。[9]
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的高级耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅(含SiC约85%)是极好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。