碳化硅陶瓷制备方法
碳化硅陶瓷起始于20世纪60年代,之前碳化硅主要用于机械磨削材料和耐火材料。但随着先进陶瓷的发展,人们已经不满足于制备传统碳化硅陶瓷,近几年,各类以碳化硅陶瓷为基的复相陶瓷相继出现,改善了单相材料的各方面性能,使得碳化硅陶瓷得到了更加广泛地应用。现普遍用于陶瓷球轴承、阀门、半导体材料、测量仪、航空航天等领域。碳化硅是一种典型的共价键结合的稳定化合物,加上其扩散系数低,很难用常规的烧结方法来实现致密化,必须通过添加一些烧结助剂来降低表面能或增加外界压力来达到烧结。
a.反应烧结碳化硅陶瓷
这种方法是以α-SiC和C为原料,加入适量的粘结剂进行成型和千燥处理,然后放入含有Si的埋料中。当坯体在炉内受热超过1400℃时,坯体周围的Si熔融,或以液态,或以气态透入到坯体的毛细管中,同坯体中的C反应生成SiC。产生的SiC逐渐填充坯体中的孔隙,并把原有的α-SiC连结起来,更后达到制品的致密化,并获得强度。
b.热压烧结碳化硅陶瓷
热压烧结即在烧结过程中施加一定的压力,压力的存在使原子扩散速率增大,烧结驱动力增加,从而加快烧结过程。然而,在高压条件下,烧结体中会出现垂直于压力方向定向生长的晶粒,为避免这种现象,可以选用热等静压烧结的方法。
c.无压烧结碳化硅陶瓷
无压烧结被认为是SiC烧结更有前途的烧结方法,通过无压烧结工艺可以制备出复杂形状和大尺寸的SiC部件。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。
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