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發(fā)布人:河南奧菲達(dá)儀器設(shè)備有限公司 發(fā)布時間:2023-04-30 14:28:28
碳化硅陶瓷具有溫度強(qiáng)度高、耐高溫氧化、耐磨性好、熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、硬度高、耐熱沖擊性、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良性能。已廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械化、環(huán)保、航天技術(shù)、信息電子、能源等領(lǐng)域,已成為許多工業(yè)領(lǐng)域性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷。
無壓燒結(jié)被認(rèn)為是有希望的SiC燒結(jié)燒結(jié)方法。根據(jù)不同的燒結(jié)機(jī)理,無壓燒結(jié)可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。通過在超細(xì)β-SiC粉末中同時添加適量的B和C(氧含量小于2%),將S. Proehazka在2020℃下燒結(jié)至密度高于98%的SiC燒結(jié)體。 A.Mulla等人。使用Al2O3和Y2O3作為添加劑,在1850-1950℃燒結(jié)0.5μmβ-SiC(顆粒表面含有少量SiO2)。所得SiC陶瓷的相對密度大于理論密度的95%,并且晶粒尺寸小且平均尺寸。它是1.5微米。
熱壓燒結(jié)
Nadeau指出,純SiC在沒有任何燒結(jié)添加劑的情況下,只能在很高的溫度下致密燒結(jié),因此許多人對SiC實施熱壓燒結(jié)工藝。通過添加助燒劑對SiC進(jìn)行熱壓燒結(jié)的研究已有很多報道。Alliegro等人研究了硼、鋁、鎳、鐵、鉻等金屬添加劑對SiC致密化的影響。結(jié)果表明,鋁和鐵是促進(jìn)SiC熱壓燒結(jié)有效的添加劑。F.F.Lange研究了添加不同量的Al2O3對熱壓燒結(jié)SiC性能的影響。認(rèn)為熱壓燒結(jié)SiC的致密化與溶解沉淀機(jī)理有關(guān)。然而,熱壓燒結(jié)工藝只能生產(chǎn)形狀簡單的SiC零件,一次性熱壓燒結(jié)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量非常少,不利于工業(yè)生產(chǎn)。
熱等靜壓燒結(jié)
為了克服傳統(tǒng)燒結(jié)工藝的缺點,水肺采用b型和c型為添加劑,采用熱等靜壓燒結(jié)技術(shù)。在1900°C的條件下,得到了密度大于98的精細(xì)晶相陶瓷,室溫彎曲強(qiáng)度可達(dá)600 mpa。盡管熱等靜壓燒結(jié)可以得到形狀復(fù)雜的致密相態(tài)產(chǎn)品,且產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能,但髖部燒結(jié)要密封,難以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。
反應(yīng)燒結(jié)
反應(yīng)燒結(jié)碳化硅,又稱自結(jié)合碳化硅,是指多孔鋼坯與氣相或液相反應(yīng),提高鋼坯質(zhì)量,減少氣孔,并以一定的強(qiáng)度和尺寸精度燒結(jié)成品的過程。將α-SiC粉末與石墨按一定比例混合,加熱到1650℃左右,形成方坯。同時,它通過氣相Si滲透或滲透到鋼坯中,與石墨反應(yīng)生成β-SiC,結(jié)合現(xiàn)有的α-SiC顆粒。當(dāng)Si完全滲入時,可以得到密度完全、尺寸無收縮的反應(yīng)燒結(jié)體。與其它燒結(jié)工藝相比,致密過程中反應(yīng)燒結(jié)的尺寸變化較小,可以制得尺寸準(zhǔn)確的產(chǎn)品,但燒結(jié)體中大量SiC的存在使反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷的高溫性能變差。
無壓力燒結(jié)SiC陶瓷、熱等靜壓燒結(jié)SiC陶瓷和反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷具有不同的性能。例如,在燒結(jié)密度和抗彎強(qiáng)度方面,SiC陶瓷的熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)相對較多,反應(yīng)燒結(jié)SiC相對較低。另一方面,SiC陶瓷的力學(xué)性能隨燒結(jié)助劑的變化而變化。SiC陶瓷的無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)具有較好的耐酸、耐堿性能,但反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷抗HF等強(qiáng)酸腐蝕性能較差。當(dāng)溫度低于900℃時,幾乎所有SiC陶瓷的抗彎強(qiáng)度都比高溫?zé)Y(jié)陶瓷大幅度提高,反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷的抗彎強(qiáng)度在超過1400℃時急劇下降。(這是由于一定量的游離Si,在燒結(jié)體上是由一定溫度以上的彎曲強(qiáng)度急劇下降引起的。)對于無壓力燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)的SiC陶瓷,高溫性能主要受添加劑種類的影響。
SiC陶瓷的四種燒結(jié)方法各有優(yōu)勢。然而,在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展中,迫切需要提高SiC陶瓷的性能,不斷改進(jìn)制造工藝,降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)SiC陶瓷的低溫?zé)Y(jié)。為了降低能耗,降低生產(chǎn)成本,促進(jìn)SiC陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。
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