硅是地壳中含量第二丰富的元素，仅次于氧，占地壳总质量的26.3%。它是一种具有半导体性质的元素，因此有时也被称为半金属或准金属。硅是一种非常活泼的元素，所以在自然界中不存在游离态的硅。它主要以与氧结合的形式存在，形成硅酸盐矿物或二氧化硅。与碳类似，硅也能够与某些非金属元素形成熔点高、硬度大的共价型化合物。在这些化合物中，碳化硅(SiC)和氮化硅(Si3N4)是典型的代表。这两种化合物都具有非常高的熔点和硬度，并且广泛用于工程和材料科学领域。

碳化硅是一种无色晶体，因其高硬度和类似金刚石的结构，常被人们称为金刚砂。它在工业上是通过将石英砂与过量的焦炭在2000～2500℃的高温下反应制得的。这种材料因其卓越的硬度和稳定性，被广泛用作工业磨料。如果向碳化硅中掺入某些杂质元素，它可以成为一种半导体材料。作为高温半导体，它被广泛应用于电热元件，因为它具有良好的热稳定性和化学稳定性，同时机械强度高且热膨胀系数低。此外，碳化硅也被大量用于高温结构陶瓷材料，因为它具有出色的机械性能和热稳定性。

另外，通过将含有有机基团的硅烷进行高温热解，可以制备出机械性能良好的碳化硅陶瓷纤维。这种纤维具有优良的物理和化学性能，被广泛应用于各种高温环境下的结构材料。氮化硅是一种新型陶瓷材料，呈现灰白色固体形态，与碳化硅相似，具有极高的热稳定性和化学稳定性。它的摩擦系数极低，仅相当于加油润滑的金属表面，显示出良好的润滑性能。同时，它的硬度仅次于金刚石和立方氮化硼，是极为坚硬的陶瓷材料之一。

氮化硅在高温结构陶瓷材料领域有着广泛的应用。通过将少量三氧化二铝添加到氮化硅中，科学家们成功研制出一种新型陶瓷材料，商品名称为塞龙(sialon)。这种塞龙陶瓷已被广泛应用于燃气轮机叶片、机器外壳、发动机部件、火箭尾部喷嘴、轴承及切割工具等众多领域。

碳化硅，也称为金刚砂，是由硅石和焦炭混合后通电反应制成的。它的化学成分是SiC，由于含有杂质，呈现出绿色、黑色和黄色等不同的颜色。在工业上，根据色泽的不同，碳化硅分为绿碳化硅和黑碳化硅两类，它们的SiC含量分别为大于或等于99%和98.5%。碳化硅是一种共价键化合物，具有很强的原子间结合力，因此具有高熔点、高硬度、高强度和低膨胀性、高热导性、高导电性、强化学稳定性等特性。这些特性使碳化硅成为一种良好的耐火材料原料。需要注意的是，在氧化气氛下，碳化硅容易氧化，只有形成SiO2保护膜时，才能减缓氧化过程。

氮化硅是一种具有特殊性能的材料，其分子式为Si3N4，晶型分为α-型和β-型两种，均为六方晶系。这种材料呈灰色，含有98.5%的Si3N4和1.5%的游离硅。其熔点高达1900℃，可以在高温下保持稳定，同时具有高强度、低热膨胀性、韧性以及优良的抗侵蚀性。氮化硅是通过将硅粉与氮气反应而制成的。这种材料主要用于高级耐火材料中，因为它能够承受高温并保持优良的性能。