SiC陶瓷的生产工艺简述如下

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1、现就SiC陶瓷的生产工艺简述如下：一、SiC粉末的合成：SiC在地球上几乎不存在，仅在陨石中有所发现，因此，工业上应用的SiC粉末都为人工合成。目前，合成SiC粉末的主要方法有：1、Acheson法：这是工业上采用最多的合成方法，即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500°C左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有AI和Fe等杂质，在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中，杂质少的呈绿色，杂质多的呈黑色。2、化合法：在一定的温度下，使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的p-SiC粉末。3、热分解法：使聚碳硅

2、烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200〜1500°C的温度范阖内发生分解反应，由此制得亚微米级的P-SiC粉末。4、气相反相法：使SiCI4和SiH4等含硅的气体以及CH4、C3H8、C7H8和(CI4等含碳的气体或使CH3SiCI3、(CH3)2SiCI2和Si(CH3)4等同时含有硅和碳的气体在高温下发生反应，由此制备纳米级的p-SiC超细粉。二、碳化硅陶瓷的烧结1、无压烧结1974年美国GE公司通过在高纯度p-SiC细粉中同时加入少量的B和C,采用无压烧结工艺，于2020°C成功地获得高密度SiC陶瓷。冃前，该

3、工艺已成为制备SiC陶瓷的主要方法。美国GE公司研究者认为：晶界能与表面能之比小于1.732是致密化的热力学条件,当同时添加B和C后，B固溶到SiC中，使晶界能降低，C把SiC粒子表面的SiO2还原除去，提高表面能，因此B和C的添加为SiC的致密化创造了热力学方面的有利条件。然而，日本研究人员却认为SiC的致密并不存在热力学方面的限制。还有学者认为，SiC的致密化机理可能是液相烧结，他们发现：在同时添加B和C的P-SiC烧结体中，有富B的液相存在于晶界处。关于无压烧结机理，目前尚无定论。以a-SiC为原料，同时添加B

4、和C,也同样可实现SiC的致密烧结。研究表明：单独使用B和C作添加剂，无助于SiC陶瓷充分致密。只有同时添加B和C时，才能实现SiC陶瓷的高密度化。为了SiC的致密烧结，SiC粉料的比表面积应在10m2/g以上，且氧含量尽可能低。B的添加量在0.5%左右，C的添加量取决于SiC原料中氧含量高低，通常C的添加量与SiC粉料中的氧含量成正比。最近，有研究者在亚微米SiC粉料中加入AI2O3和丫203,在1850°C〜2000°C温度下实现SiC的致密烧结。由于烧结温度低而具有明显细化的微观结构，因而，其强度和韧性大大改善

5、。2、热压烧结50年代中期，美国Norton公司就开始研允B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加物对SiC热压烧结的影响。实验表明：AI和Fe是促进SiC热压致密化的最有效的添加剂。有研究者以AI2O3为添加剂，通过热压烧结工艺，也实现了SiC的致密化，并认为其机理是液相烧结。此外，还有研究者分别以B4C、B或B与C,AI2O3和C、AI2O3和Y2O3、Be、B4C与C作添加剂，采用热压烧结，也都获得了致密SiC陶瓷。研允表明：烧结体的显微结构以及力学、热学等性能会因添加剂的种类不同而异。如：当采用B或B的化合物为添

6、加剂，热压SiC的晶粒尺寸较小，但强度高。当选用Be作添加剂，热压SiC陶瓷具有较高的导热系数。3、热等静压烧结：近年來，为进一步提高SiC陶瓷的力学性能，研究人员进行了SiC陶瓷的热等静压工艺的研允工作。研究人员以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900°C便获得高密度SiC烧结体。更进一步，通过该工艺，在200CTC和138MPa压力下，成功实现无添加剂SiC陶瓷的致密烧结。研究表明：当SiC粉末的粒径小于0.6pm时，即使不引入任何添加剂，通过热等静压烧结，在1950°C即可使其致密化。如选用比表面积为

7、24m2/g的SiC超细粉，采用热等静压烧结工艺，在1850°C便可获得高致密度的无添加剂SiC陶瓷。另外，AI2O3是热等静压烧结SiC陶瓷的有效添加剂。而C的添加对SiC陶瓷的热等静压烧结致密化不起作用，过量的C甚至会抑制SiC陶瓷的烧结。4、反应烧结：SiC的反应烧结法最早在美国研究成功。反应烧结的工艺过程为：先将a-SiC粉和石墨粉按比例混匀，经干压、挤压或注浆等方法制成多孔坯体。在高温下与液态Si接触，坯体中的C与渗入的Si反应，生成p-SiC,并与a-SiC相结合，过量的Si填充于气孔，从而得到无孔致密的

8、反应烧结体。反应烧结SiC通常含有8%的游离Si。因此，为保证渗Si的完全，素坯应具有足够的孔隙度。一般通过调整最初混合料中a-SiC和C的含量，a-SiC的粒度级配，C的形状和粒度以及成型压力等手段來获得适当的素坯密度。实验表明，采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结