碳化硅陶瓷厂家带来碳化硅陶瓷的4种烧结

碳化硅陶瓷有不同的烧结方法，也导致了不同的性能特点。碳化硅陶瓷厂家简单介绍一下碳化硅陶瓷的几种烧结方法。
　　1。热压烧结
　　1950。 20世纪90年代中期，美国诺顿公司开始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加剂对碳化硅热压烧结的影响。实验表明，Al和Fe是热压过程中促进碳化硅致密化的有效添加剂。
　　一些研究人员还通过热压烧结工艺实现了以Al2O3为添加剂的碳化硅的致密化，并认为其机理是液相烧结。此外，还有研究人员分别采用B4C、B或B和C、Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C和C分别作为添加剂，采用热压烧结的方式获得致密SiC陶瓷。
　　研究表明，烧结体的微观结构以及机械和热性能根据添加剂的类型而变化。例如：当使用B或B化合物作为添加剂时，热压SiC的晶粒尺寸较小，但强度较高。如果选择Be作为掺杂剂，热压SiC陶瓷具有较高的导热率。
　　2。反应烧结
　　SiC的反应烧结方法在美国已研究成功。反应烧结过程如下：首先将α-SiC粉末和石墨粉末按一定比例混合，然后通过干压、挤压或灌浆制成多孔生坯。当高温接触液态Si时，坯体中的C与渗透的Si反应生成β-SiC，β-SiC与α-SiC结合。过量的Si填充孔隙，形成无孔且致密的反应烧结体。反应烧结 SiC 通常含有 8% 的游离 Si。因此，工件应具有足够的孔隙率，以保证Si的完全浸润。一般来说，合适的生坯密度是通过调节起始混合物中α-SiC和C的含量、α-SiC粒度级配、C的形状和粒度以及成型压力来获得的。
　　测试表明，采用无压烧结、热压烧结、热等静压和反应烧结的SiC陶瓷具有不同的性能特点。例如，从烧结密度和抗弯强度来看，热压烧结和热等静压烧结碳化硅陶瓷相对较多，而反应烧结碳化硅水平相对较低。另一方面，SiC陶瓷的力学性能也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陶瓷具有良好的耐强酸、强碱性能，但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的耐腐蚀性较差。从耐高温对比来看，当温度低于900℃时，几乎所有SiC陶瓷的强度都增加；当温度超过1400℃时，反应烧结SiC陶瓷的抗弯强度急剧下降。 （这是因为烧结体中含有一定量的游离Si，超过一定温度时抗弯强度急剧下降。）对于无压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷，其耐高温性能主要受以下因素影响：方式。添加剂。 。　　3。无压烧结
　　1974 年。 2020年，美国GE公司在高纯β-SiC细粉中添加少量B、C，采用常压烧结工艺，成功实现了2020℃高密度碳化硅陶瓷。目前，该工艺已成为制造SiC陶瓷的主要方法。美国GE公司的研究人员认为，晶界能与表面能之比小于1.732，这是压实的热力学条件。当同时加入B和C时，B溶解在固体SiC中，降低了晶界能，而C则减少并在SiC SiO2颗粒表面被去除，提高了表面能。因此，B和C的添加为SiC的致密化创造了热力学有利条件。然而，日本研究人员认为，碳化硅的压实不存在热力学极限。有研究人员认为SiC的封孔机理可能是液相烧结。他们发现，在同时添加B和C的β-SiC烧结体中，晶界处存在富B液相。目前对于无压烧结的机理还没有定论。
　　以α-SiC为原料，同时添加B、C，也可实现碳化硅的致密烧结。
　　研究表明，单独使用B和C作为添加剂并不能完全密封SiC陶瓷。高密度SiC陶瓷只有同时添加B和C才能实现。对于SiC的致密烧结，SiC粉末的比表面积应大于10 m2/g，且氧含量应尽可能低。 B的添加量约为0.5%。 C的添加量取决于SiC原料中的氧含量。通常，C的添加量与SiC粉末中的氧含量成正比。
　　有研究人员在亚微米SiC粉末中添加Al2O3和Y2O3，在1850-2000℃下实现碳化硅的致密烧结。由于烧结温度低，显微组织大大改善，其强度和韧性得到了很大提高。
　　4。热等静压烧结
　　近年来，研究人员对碳化硅陶瓷的恒温压制工艺进行了研究，以进一步提高碳化硅陶瓷的力学性能。研究人员以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃下生产出高密度二氧化硅烧结体。此外，该工艺成功实现了无掺杂SiC陶瓷在2000℃和138MPa下的致密烧结。
　　研究表明，如果SiC粉末的粒径小于0.6μm，即使不添加杂质，也可以通过1950℃的恒温压制成型。例如，如果采用比表面积为24m2/g的超细SiC粉末，并采用热等静压烧结工艺，在1850℃下可以获得高密度的无添加剂SiC陶瓷。
　　此外，Al2O3 是 SiC 陶瓷热静压成型中的有效添加剂。 C的添加并不影响SiC陶瓷在热等静压烧结过程中的致密化，过量的C甚至会抑制SiC陶瓷的烧结。