SiC是一种性能优异的结构功能一体化材料,具有高强度、高硬度、耐高温、能带间隙宽等优点,但是传统的SiC晶体合成方法存在工艺复杂、合成温度高、制备时间长、能耗大、污染环境等问题。近年来,微波加热技术因加热速率快、加热效率高、能耗低、节能环保等优点受到了广泛关注,SiC晶体的微波制备已成为国内外研究的热点,然而关于微波合成SiC晶体的理论及相关工艺技术亟需进一步研究。晶种诱导技术在晶体合成过程中可以实现降低合成温度、缩短合成时间、调控晶体晶型的目的,但是晶种诱导技术在微波合成SiC晶体方面研究较少。在此背景下,本文结合微波高效合成SiC晶体与晶种诱导技术的优势,以碳粉和硅粉为原料,α-SiC晶体作为晶种,采用微波加热技术在空气和无催化剂的条件下合成SiC晶体。本文首先探究了无晶种条件下微波合成SiC晶体,然后在此基础上对晶种诱导微波合成SiC晶体的工艺进行了研究,分析了不同的工艺条件对微波合成SiC晶体的影响及SiC晶体的生长机制。结果表明:在不含晶种的条件下,微波加热至900℃即可合成出较多β-SiC晶体,通过延长保温时间至20 min,β-SiC晶体进一步生长,结晶度良好;通过提高反应温度至1200℃,β-SiC晶体生长更充分,样品纯度随之增加;进一步延长保温时间至80 min,β-SiC晶体由于保温时间过长而微量氧化;预成型压力为2 MPa且微波加热至1200℃保温40 min制备的β-SiC晶体纯度最高,其纯度为98.72%。在以α-SiC晶种诱导的条件下,原料在800℃保温20 min即可完全反应,产物为α-SiC和β-SiC的混合物。随着合成温度由800℃增加至1200℃,出现了α-SiC含量明显增加的现象;在合成温度为1200℃保温20 min的条件下能够合成出较多的α-SiC晶体,进一步延长保温时间至80 min并不能使α-SiC的含量增加且会造成产物的氧化,SiC晶体的纯度在1200℃保温20 min的条件下达到最大值99.21%;采用不同输入功率速率进行微波加热均能合成出α-SiC晶体,以400 W/min的输入功率速率进行加热时能够诱导合成出较多的α-SiC晶体;采用不同粒度的α-SiC晶种均能诱导合成出α-SiC晶体,粒度为5μm的晶种诱导作用较为明显。通过对比晶种诱导和无晶种条件下微波合成SiC晶体,采用晶种诱导的方法能够在低温下诱导合成出α-SiC晶体,并且SiC晶体的结晶度和纯度也进一步提高。在不含晶种的微波合成SiC晶体过程中,碳吸收微波产生热量并与坯体内部的O2反应生成CO气体。在高电场作用下,气体被电离形成微波等离子体并引发了原料的剧烈升温,从而导致Si表面熔融。同时,在微波等离子体作用下,熔融的Si更易与C以及CO气体反应形成SiC晶核,而SiC晶核吸收微波产生二次微波耦合热效应进一步促进了C和Si的固相反应,因此能够在较低的温度下生成β-SiC晶体。当以α-SiC晶种诱导合成SiC晶体时,SiC晶种与碳同时吸收微波产生热量,低温下能增强原料局部热场集聚,促进C和Si的反应;高温下晶种将作为SiC晶体生长的热台,促进Si的熔融及熔融Si与C在晶种表面进行液相扩散沉积原位形核与生长,从而诱导合成出α-SiC晶体,反应温度越高,这种SiC晶体生长机制也越明显。