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                                                  碳化硅陶瓷的合成方法大全(二)

1.3 反应烧结





反应烧结SiC是利用含C粉和SiC粉成型体与气相或液相Si在高温下反应得到SiC的烧结体 。其烧结过程不 需要添加任何烧结助剂,晶粒中缺陷少,晶界纯度高,对材料的热导性能影响小。原料中的C与外部的 反应 ,一方面可以生成SiC,另一方面引起致密化作用 ,反应烧结后烧结体 内的气孔进一步由Si填充,得到致密且收缩极小的烧结体,可应用于SiC电子陶瓷领域]。自20世纪5O年代利用反应熔 渗烧结法制备SiC陶瓷以来,为了减少材料 的结构缺陷并提 高材料的性能,研究者通过不断改进成型方式和改善工艺, 提高反应烧结的性能。刘红等_j将熔融态的Si通过毛细作 用渗入坯体 中与碳粉反应 ,新生成的SiC将原来 的SiC晶须和SiC结合在一起 ,得到致密度高、缺 陷少 、弯 曲强度为  243MPa、断裂韧性值为6.43MPa。、热导率为125.3w/(m ·K)的SiC /SiC复合材料。其与反应烧结的SiC (RB-SiC)陶瓷的性能列于表1。目前,碳化硅,反应烧结SiC陶瓷制 品主要有英国的UKAEA的Refel-SiC和美 国Carborundun公司的KT-SiC。国内在山东有数家厂家采用反应烧结制备SiC陶瓷,生产工艺成熟,产品性能稳定 。

1.4 放电等离子烧结

放电等离子烧结是利用脉冲大电流直接施加于模具和  样品上加热,使被烧结样品快速升温而进行的烧结。放电等  离子烧结具有升温速度快 ,烧结速率快 、时间短,构成 的组织 成分可控性强,环保节能等鲜明优点,是一种具有广阔应用前景的制备技术 。在烧结过程 中SiC粉体 的烧结机理主要有:低温下是焦耳热和电场 的共同作用加速原子的扩散和物质的传输;高温下是放 电效应、焦耳热和 电场的共 同作用促 进原子的扩散和物质的传输。在烧结过程中,颗粒间的瞬间放电和高温等离子体可以破碎或去除粉体颗粒表面杂质和吸附的气体 ,活化粉体颗粒表面 ,提高烧结质量和效率。一些研究者 以SiC微粉为原料 ,添加质量分数为10%的  Y2O3和A12O3。(物质的量 比为5:3)为烧结助剂,在1600℃、50MPa、5min的烧结制度下,采用放电等离子烧结技术制备出SiC陶瓷烧结体,其致密度为99.O9 ;烧结体内SiC陶瓷晶粒尺寸为 1~2m,碳化硅空气导管,较好地控制了晶粒尺寸,很大程度上降低了烧结温度,减少了生产成本。

2.结束语

个人认为在上述的烧结方法中其中反应烧结最适合于制备碳化硅陶瓷。采用反应烧结工艺可以较为容易地实现大尺寸 、复杂形状的碳化硅制品的成形,并且可在低于传统制备工艺数百度的烧结温度下得到近乎完全致密的碳化硅陶瓷 。为了使SiC陶瓷更能满足市场的发展需求 ,今后需在以下几个方面进行加强 :(1)优异 的SiC粉体能加大烧结推动力,实现陶瓷低温的致密化 。在 溶胶一凝胶法、自蔓延高温合成法、气相反应法和热分解法的基础上 ,进一步研发 出高效率 、低污染 的SiC粉体制备技术 。(2)目前,常压烧结出的SiC陶瓷致密度不高,综合性能不是很稳定,对于其烧结机理的研究还有待进一步深入,应提高其常压烧结效率 ,降低生产成本。(3)以SiC为增强相 的金 属基复合材料,将成为市场 的主体发展方向,共价键结合的SiC与金属之间的界面仍是 目前急需解决的问题。



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