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碳化硅陶瓷反应烧结和无压烧结的区别

碳化硅陶瓷反应烧结和无压烧结的区别

编辑:转自:材料科学与工程技术 发布时间:2024-01-19

碳化硅陶瓷,此种是陶瓷材料中高温强度最好的一种,其抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷里最好的,因而被广泛的应用于各个工业领域。

无压烧结

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无压烧结被认为是最有希望的SiC烧结烧结方法。根据不同的烧结机理,无压烧结可分为固相烧结和液相烧结。通过在超细β-SiC粉末中同时添加适量的B和C(氧含量小于2%),将S. Proehazka在2020℃下烧结至密度高于98%的SiC烧结体。A.Mulla等人。使用Al2O3和Y2O3作为添加剂,在1850-1950℃烧结0.5μmβ-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)。所得SiC陶瓷的相对密度大于理论密度的95%,并且晶粒尺寸小且平均尺寸。它是1.5微米。

反应烧结

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反应烧结碳化硅,又称自结合碳化硅,是指多孔钢坯与气相或液相反应,提高钢坯质量,减少气孔,并以一定的强度和尺寸精度烧结成品的过程。将α-SiC粉末与石墨按一定比例混合,加热到1650℃左右,形成方坯。同时,它通过气相Si渗透或渗透到钢坯中,与石墨反应生成β-SiC,结合现有的α-SiC颗粒。当Si完全渗入时,可以得到密度完全、尺寸无收缩的反应烧结体。与其它烧结工艺相比,致密过程中反应烧结的尺寸变化较小,可以制得尺寸精确的产品,但烧结体中大量SiC的存在使反应烧结SiC陶瓷的高温性能变差。

无压力烧结SiC陶瓷、热等静压烧结SiC陶瓷和反应烧结SiC陶瓷具有不同的性能。例如,在烧结密度和抗弯强度方面,SiC陶瓷的热压烧结和热等静压烧结相对较多,反应烧结SiC相对较低。另一方面,SiC陶瓷的力学性能随烧结助剂的变化而变化。SiC陶瓷的无压烧结、热压烧结和反应烧结具有较好的耐酸、耐碱性能,但反应烧结SiC陶瓷抗HF等超强酸腐蚀性能较差。当温度低于900℃时,几乎所有SiC陶瓷的抗弯强度都比高温烧结陶瓷大幅度提高,反应烧结SiC陶瓷的抗弯强度在超过1400℃时急剧下降。(这是由于一定量的游离Si,在烧结体上是由一定温度以上的弯曲强度急剧下降引起的。)对于无压力烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷,高温性能主要受添加剂种类的影响。

SiC陶瓷的这两种烧结方法各有优势。然而,在当今科学技术的飞速发展中,迫切需要提高SiC陶瓷的性能,不断改进制造工艺,降低生产成本,实现SiC陶瓷的低温烧结。为了降低能耗,降低生产成本,促进SiC陶瓷产品的产业化。