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碳化矽陶瓷特點

文章出處:原創網責任編輯:王小兩作者:王小兩人氣:-發表時間:2016-07-12 16:15:00【

  1、無壓燒結 1974年美國GE公司通過在高純度β-SiC細粉中同時加入少量的B和C,采用無壓燒結工藝,於2020℃成功地獲得高密度SiC陶瓷。目前,該工藝已成為製備SiC陶瓷的主要方法。 最近,有研究者在亞微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3,在1850℃~2000℃溫度下實現SiC的致密燒結。由於燒結溫度低而具有明顯細化的微觀結構,因而,其強度和韌性大大改善。

  2、熱壓燒結 50年代中期,美國Norton公司就開始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金屬添加物對SiC熱壓燒結的影響。實驗表明:Al和Fe是促進SiC熱壓致密化的最有效的添加劑。 有研究者以Al2O3為添加劑,通過熱壓燒結工藝,也實現了SiC的致密化,並認為其機理是液相燒結。此外,還有研究者分別以B4C、B或B與C,Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C與C作添加劑,采用熱壓燒結,也都獲得了致密SiC陶瓷。

  3、熱等靜壓燒結: 近年來,為進一步提高SiC陶瓷的力學性能,研究人員進行了SiC陶瓷的熱等靜壓工藝的研究工作。研究人員以B和C為添加劑,采用熱等靜壓燒結工藝,在1900℃便獲得高密度SiC燒結體。更進一步,通過該工藝,在2000℃和138MPa壓力下,成功實現無添加劑SiC陶瓷的致密燒結。 研究表明:當SiC粉末的粒徑小於0.6μm時,即使不引入任何添加劑,通過熱等靜壓燒結,在1950℃即可使其致密化。

  4、反應燒結: SiC的反應燒結法最早在美國研究成功。反應燒結的工藝過程為:先將α-SiC粉和石墨粉按比例混勻,經幹壓、擠壓或注漿等方法製成多孔坯體。在高溫下與液態Si接觸,坯體中的C與滲入的Si反應,生成β-SiC,並與α-SiC相結合,過量的Si填充於氣孔,從而得到無孔致密的反應燒結體。反應燒結SiC通常含有8%的遊離Si。因此,為保證滲Si的完全,素坯應具有足夠的孔隙度。一般通過調整最初混合料中α-SiC和C的含量,α-SiC的粒度級配,C的形狀和粒度以及成型壓力等手段來獲得適當的素坯密度。

  綜述:實驗表明,采用無壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結和反應燒結的SiC陶瓷具有各異的性能特點。假如就燒結密度和抗彎強度來說,熱壓燒結和熱等靜壓燒結SiC陶瓷相對較高,反應燒結SiC相對較低。另一方麵,SiC陶瓷的力學性能還隨燒結添加劑的不同而不同。無壓燒結、熱壓燒結和反應燒結SiC陶瓷對強酸、強堿具有良好的抵抗力,但反應燒結SiC陶瓷對HF等超強酸的抗蝕性較差。就耐高溫性能比較來看,當溫度低於900℃時,幾乎所有SiC陶瓷強度均有所提高;當溫度超過1400℃時,反應燒結SiC陶瓷抗彎強度急劇下降。(這是由於燒結體中含有一定量的遊離Si,當超過一定溫度抗彎強度急劇下降所致)對於無壓燒結和熱等靜壓燒結的SiC陶瓷,其耐高溫性能主要受添加劑種類的影響。

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