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1、第22卷第2期青岛化工学院学报Vol.22No.22001年6月JournalofQingdaoInstituteofChemicalTechnologyJune.2001文章编号:1001-4764(2001)02--碳化硅陶瓷粉体的制备技术宋祖伟,戴长虹,翁长根(青岛化工学院应用化学系,山东青岛266042)摘要:比较全面的介绍了当前国内外碳化硅陶瓷粉体的制备技术,并简要概述了其发展情况。关键词:碳化硅;陶瓷粉体;制备技术中图分类号:TQ174.758.12文献标识码:ATechniquesforPreparationofSiliconCa
2、rbidePowderSONGZu-wei,DAIChang-hong,WENGChang-gen(DepartmentofAppliedChemistry,QingdaoInstituteofChemicalTechnology,ShandongQingdao266042)Abstract:Allkindsoftechniquesforpreparationofsiliconcarbidepowderarepresentedandreviewed..KeyWords:SiC;powder;preparation随着纳米陶瓷研究的深入,粉体学的
3、研究又耐腐蚀性在航天、汽车、机械、电子、化工等领域得增添了新内容,将来可能会形成一个新的学科分到广泛应用,因此SiC的生产成为人们极为关注[1]支——纳米粉体学。纳米陶瓷由陶瓷粉料成型的问题。后烧结而成,它的出现大大提高了陶瓷材料的强1碳化硅粉体的制备技术度、韧性与超塑性,为陶瓷材料的利用开拓了一个崭新的领域。为了获得纳米陶瓷,必须从它的原材碳化硅粉体的制备技术就其形成原理可分为料即纳米尺寸的陶瓷粉末的制备入手。由纳米超机械粉碎法和合成法,方法的优劣可从粒子纯度微颗粒制成的陶瓷材料具有巨大的界面,界面原及表面的清洁度、粒子粒径及粒度分布可控性、
4、粒子排列得相当混乱,原子在外力变形条件下容易子几何形状规一性、是否易于收集、粉体团聚程[3]迁移,因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性,使度、热稳定性六个方面加以评价。陶瓷材料具有了新奇的力学性能,这称之为小尺1.1机械粉碎法[2]寸效应。该法是通过无外部热能供给的高能球磨过程碳化硅是人造的强共价键的非氧化物陶瓷材制备纳米粉体,可以使用球磨机、振动磨、行星磨、料,19世纪初首先被Berzeliuss合成,其工艺上砂磨、流能磨等机械。传统的球磨机应用较早,设的重要性经美国化学家Acheson揭示后于1893备稳定性较好,但效率低,粉磨后粉体粒径分布
5、范年被承认。高性能SiC材料(如-SiC粉末、SiC晶围宽,增加了分级难度。因此研究高效的粉磨工须及复合材料)具有高技术、高附加值的特点,超艺、有效的提纯及分级工艺对机械法制备工艺显细粉SiC就以其高温强度,高热导率,高耐磨性和得非常必要。收稿日期:2000-11-09作者简介:宋祖伟(1972～),男,硕士研究生;指导教师:戴长虹(1965～),男,博士,副教授136青岛化工学院学院学报第23卷[10]有人用砂磨法在一定工艺条件下,将平均粒径为高达98%的SiC粉。7.3m的高纯SiC粗粉砂磨粉碎18h后,得到1.2.2Si与C直接反应法
6、了平均粒径为0.47m、粉体尺寸分布窄、氧质量该法是对自蔓延高温合成法(SHS)的应用,分数小于1.5%的超细粉,同时避免了传统球磨、是以外加热源点燃反应物坯体,利用材料在合成[4]酸洗工艺对环境的污染。另外,经过充分研磨的过程中放出的化学反应热来自行维持合成过程。颗粒之间也可以直接发生化合反应得到粉体,有除引燃外无需外部热源,具有耗能少、设备工艺简[11]人采用MAS法制得纳米结构的SiC,并且合成温单、生产率高的优点;其缺点是自发反应难以[5]度低、反应时间缩短。控制。此外硅、碳之间的反应是一个弱放热反应,近年来,随着粉体工程学的发展,新
7、型高效的在室温下反应难以点燃和维持下去,为此常采用[12]粉碎设备如冲击式粉碎机、气流磨等不断得以研化学炉、将电流直接通过反应体、对反应体进[13]制与应用,而且传统的研磨技术也得到了很大的行预热、辅加电场等方法补充能量。如SHS还改进:如通过调整工艺参数选择球磨转速、选择适原合成法利用SiO2与Mg之间的放热反应来弥[14]宜的料球比、对高能机械球磨过程中的气氛加以补热量的不足,反应如(2)式:控制和引入外部磁场等方法,可以大大提高研磨SiO2(s)+C(s)+2Mg(s,l)→效率。SiC(g)+2MgO(s)(2)[15]1.2合成法王铁
8、军等通过预热SHS法获得了细纯粉末。该法是将几种物质在一定条件下使之发生化我国的中科院上海硅酸盐研究所、哈尔滨工学反应,再从产物中得到纳米粉体。按初始
