碳化硅是共价键很强的化合物，其晶体结构的基本单元是碳化硅四面体，四面体中心有一个硅原子，周围环绕着4个碳原子。碳化硅陶瓷或螺旋喷嘴主要有两种晶形，即A-碳化硅，和B碳化硅。A碳化硅属六方结构，是高温稳定晶型，b碳化硅属面心立方结构，是低温稳定晶型。碳化硅的强共价键和小能带间隙相结合使其具有优异的性能。碳化硅的强共价键晶体结构和低的自扩散系数等，使其烧结致密很困难，是典型的难烧结材料。
碳化硅陶瓷喷嘴的烧结方法有反应烧结，无压烧结，热压烧结和热等静压烧结等。碳化硅的反应烧结工艺应用很早。将a碳化硅粉末和碳按一定比例混合制成胚体，在1400度-1650度加热，使液相或气相硅渗入胚体，于碳反应生成B碳化硅，把胚体中A碳化硅颗粒结合起来，从而得到碳化硅喷嘴材料。反应烧结工艺制备碳化硅陶瓷喷嘴的优点是烧结温度低，主要缺点是含得到有百分之十以上的气孔。导致碳化硅喷嘴材料强度低，力学性能差，烧结体含有百分之八到百分之二十的游离硅与少量残留碳，限制了喷头和喷嘴材料的的最高使用温度，同时也不适合再强氧化和强腐蚀性环境中使用。碳化硅的无压烧结工艺是由美国GE公司开发的。在压微米级的碳化硅粉末里加入少量的硼和碳粉，在无压的氩气中可以得到相对密度为百分之九十八的碳化硅烧结体。
对碳化硅喷嘴材料而言，无烧结助剂的情况下热压烧结碳化硅难以得到高致密材料。因此碳化硅的热压烧结一般使用烧结助剂，B+C,B4C,AL2O3,ALN,BN,BEO,和AL等是碳化硅喷嘴热压烧结时经常加入的烧结助剂。热压烧结碳化硅材料一般采用的烧结温度为1950-2300度，压力20-40MPA。添加烧结助剂的热压烧结碳化硅陶瓷喷嘴密度很高。抗弯强度高，但只能生产形状简单的产品，且生产成本高，目前热压烧结碳化硅仍是小部件，简单形状碳化硅高强度材料的最重要致密化技术。与无压和反应烧结相比，通过热压烧结制备的碳化硅陶瓷一般晶粒细小，因而热压烧结碳化硅陶瓷喷嘴具有更高的性能。
碳化硅材料具有高温强度高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗蠕变、高热导、高电导和优异的热稳定性能等特点，使其成为高温结构陶瓷之一。碳化硅陶瓷喷嘴已经应用到冶金，轻工，机械，建材，环保，能源等领域，用于制作隔焰板，炉管，以及各种窑具制品，起到了节能，提高热效率的作用，有碳化硅陶瓷材料制备的发热原件正逐步成为氧化气氛加热的主要元件，在高温，耐磨，耐腐蚀机械部件，以及耐酸，耐碱泵的密封环中一得到广泛的应用。碳化硅陶瓷材料用于制造火箭尾气喷管，高效热交换器，各种液体与气体的过滤净化装置也取得了良好的效果，此外，碳化硅是各种高温燃气轮机部件的重要候选材料。
有上述分析可见，碳化硅陶瓷材料在耐磨，耐腐蚀，耐热等方面具有明显的优势，但是碳化硅材料的断裂热性较低，且致密化程度低，需要使用超高温烧结，烧结时间长，能量消耗大。近年来，对碳化硅的研究开始活跃起来，如果能进一步体高碳化硅的断裂韧性并降低生产成本，碳化硅陶瓷材料将会在更多的领域广泛应用，其中碳化硅陶瓷喷嘴已经广范应用在电厂脱硫设备中。 |
