9游会


about

碳化硅陶瓷的特种制备及烧结技术

时间:2019-12-17 作者:admin 来源:本站

碳化硅陶瓷
反 
应 烧 

反应烧结碳化硅陶瓷又称自结合SiC,是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应,使坯件质量增加,孔隙减小,并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。是由α—SiC粉和石墨按一定比例混台成坯体后,并加热到1650 ℃左右,同时熔渗 Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反应生成β—SiC,把原先存在的α—SiC颗粒结合起来。 如果渗Si完全,就可得到完全致密、无尺寸收缩的反应烧结体。同其它烧结工艺比较,反应烧结在致密过程中的尺寸变化小,可以制造尺寸精确的制品,但烧结体中相当数量SiC的存在,使得反应烧结的碳化硅陶瓷高温性能较差。 



无压烧结被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法,根据烧结机理的不同,无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体(含氧量小于2%)中同时加入适量B和C的方法,在2020℃下常压烧结成密度高于98%的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2),获得的碳化硅陶瓷相对密度大于理论密度的95%,并且晶粒细小,平均尺寸为1.5μm。


热 等 静 压 烧 

为了克服传统烧结工艺存在的缺陷,Duna以B和C为添加剂,采用热等静压烧结工艺,在1900℃便获得了密度大于98%、室温抗弯强度高达600MPa左右的细晶SiC陶瓷。尽管热等静压烧结可获得形状复杂的致密SiC制品,并且制品具有较好的力学性能,但是HIP烧结必须对素坯进行包封,所以很难实现工业化生产。



Nadeau指出,不添加任何烧结助剂,纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密,于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响,发现Al和Fe是促进SiC热压烧结最有效的添加剂。F.F.Lange研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响,认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件,而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小,因此不利于工业化生产。

采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的碳化硅陶瓷具有各异的性能特点。如就烧结密度和抗弯强度来说,热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较多,反应烧结SiC相对较低。另一方面,SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力,但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温性能比较来看,当温度低于900℃时,几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高;当温度超过1400℃时,反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。(这是由于烧结体中含有一定量的游离Si,当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致)对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷,其耐高温性能主要受

添加剂种类的影响。

碳化硅陶瓷的四种烧结方法各有优缺点。然而,随着科学技术的飞速发展,迫切需要提高碳化硅陶瓷的性能,不断改进制造工艺,降低生产成本,实现碳化硅陶瓷的低温烧结。为了降低能耗,降低生产成本,促进碳化硅陶瓷产品的产业化。http://bellartesingers.com