碳化硅制品的全面概述
碳化硅制品是何物？如何使用碳化硅制品，我们首先要明确碳化硅的定义，然后知道碳化硅制品的组成部分，用哪些工艺？下面做些简单介绍
碳化硅是一种无机非金属材料，由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，用于各种要求耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件中。由于材料工作者的不断努力，其性能有了很大的改进，已成为一种重要的工程材料，在机械、冶金、化工、电子等部门得到广泛的应用。
采用常压烧结方法生产碳化硅陶瓷制品，其特点是用较高的烧结温度烧结碳化硅的毛坯，使之达到较高的密度，碳化硅的含量达到９８％以上。所得到的碳化硅陶瓷烧结体耐腐蚀性、抗氧化性能及高温强度均较高。在1600oC时强度不降低。因而其制品特别适合于耐磨、耐腐蚀和耐高温的场合使用，如密封环、磨介、喷砂嘴、防弹板等。
特种陶瓷主要运用到那些方面？
特种陶瓷包括各种材料制作的陶瓷制品，例如碳化硅材料生产的碳化硅制品，碳化硅密封环，氧化铝材料生产的99瓷，氧化锆材料生产的电解质等等。所以说，是应用相当广泛的，今天我讲解下应用到高端产品的特种陶瓷。
1 氧化锆材料生产的特种陶瓷
氧化锆陶瓷因其拥有较高的离子电导率，良好的化学稳定性和结构稳定性，成为研究最多、应用最为广泛的一类电解质材料。通过对氧化锆基电解质薄膜制备工艺的改进，降低此类材料的操作温度和制备成本，力争可以实现产业化也是未来研究的重要方向。
2 碳化硅材料生产的特种陶瓷
碳化硅材料是硬度高，成本低的材料，可以生产碳化硅制品，例如碳化硅密封件、碳化硅轴套、碳化硅防弹板、碳化硅异形件等，可以应用到机械密封件上和各种泵上。
在以后的发展中，特种陶瓷会应用得更加广泛，因为新型材料的不断出现，制作的特种陶瓷的功能越来越受到人们的欢迎！
当今市场上存在哪些碳化硅制品
在碳化硅制品行业中，仅仅因为其市场较大，所以涌现了很多的碳化硅制品种类，例如碳化硅密封环、碳化硅轴套、碳化硅轴、碳化硅防弹板等。
1 碳化硅密封环
碳化硅密封环主要运用到机械密封件上，动静环配套使用，外加上固定的配件就组成了机械密封件。它是密封件的核心部位，起到关键作用。
2 碳化硅轴套和轴
碳化硅轴套和轴可以用到磁力泵、高压釜上，它们相互配套使用，轴起到支撑作用，轴套密封在轴上，共同保证磁力泵等在高温下正常密封。
3 碳化硅防弹板
碳化硅防弹板是新型的产物，在国外已经很是流行。碳化硅防弹板硬度高、比重小、弹道性能好，广泛用于各种防弹车、装甲车，舰艇等防护防弹中
随着碳化硅制品的市场越来越大，客户的要求也越来越高，所以，出现的碳化硅制品种类越来越多。
无压烧结和反应烧结的区别
无压烧结和反应烧结是碳化硅制品烧结的两种工艺，由于其烧制过程不同，因而其产品的性能也有所不同，主要突出在无压烧结碳化硅材料技术参数和反应烧结碳化硅材料技术参数。
1 烧制过程不同
反应烧结是在较低的温度下，使游离硅渗透到碳化硅中。而无压烧结是在2100度下，自然收缩而成的碳化硅制品。
2 烧结的产品技术参数不同
反应的体积密度、硬度、抗压强度等与无压的碳化硅产品技术参数不同。
3 产品性能不同
反应烧结制品和无压制品在不同的酸碱度、温度等情况下，使用的时间不同。
碳化硅作为耐火材料应用到哪些领域？
碳化硅质耐火材料拥有特殊性能，这决定着它可以在不同使用条件和不同领域内使用。主要应用到以下领域：
1 碳化硅作为耐火材料在黑色冶金及粉末冶金领域的应用
2 碳化硅材料在陶瓷和珐琅工业的应用
3 碳化硅材料在化学工业中的应用
4 碳化硅材料在有色冶金行业中的应用
由于导热性高，碳化硅质耐火材料广泛应用到制造马弗炉、加热式炉底及换热器、电热偶套管等碳化硅制品还可以应用到许多非直接加热式窑炉结构内，如立式火卧式整流灌等。在较广的温度范围内，碳化硅质耐火材料的机械强度及耐磨性很高，因此可以用来制造耐磨机械磨损件，例如：旋分器、集尘器、管道、炉底等的内衬。
山东金鸿新材料股份有限公司专业生产各种碳化硅制品，欢迎您的咨询！
碳化硅质耐火材料的相组成与真比重
碳化硅质耐火材料的性能，除了碳化硅的化学成分，还有相组成和真比重。下面简单介绍下碳化硅质耐火材料的相组成与真比重。
碳化硅质材料的真比重是其特征的重要指标，因为它能反映出其相组成，是一种加成指标。以100%碳化硅制成的碳化硅质烧成制品，基本上有两个相。它主要由真比重为3.21的碳化硅以及某些数量真比重为2.32的二氧化硅（通常是方石英）所组成，其中二氧化硅是碳化硅被氧化而形成的。
因此，用100%碳化硅制成的烧成碳化硅质耐火材料的真比重是碳化硅制品在烧成过程中氧化程度的间接指标，因为在使用时同样也发生氧化，因此，使用后的真比重是这种制品抗蚀损性能的指标。鉴于真比重表征着碳化硅质制品的氧化程度，可以间接地表示制品的热稳定性。
碳化硅材料的导热性和热容量
碳化硅材料的导热性和热容量对本身的其他性能起到间接的影响，例如碳化硅材料的透气性，同时在很大程度上决定着碳化硅制品的热稳定性。
1 导热性
致密碳化硅材料的导热性随着温度的升高而有所降低，但是轻质碳化硅的则随着温度升高而升高。
2 热容量
根据成分不同，各种碳化硅质耐火材料的热容量变化不大，并且随着温度的升高，其值在有所增大。
碳化硅材料的性能总结
碳化硅材料为什么会受到各行各业的喜爱，不仅仅是因为生成的碳化硅制品应用到各个行业，更重要的是由于碳化硅材料的性能决定的。那么碳化硅材料的性能有哪些？主要有以下几种：
1 碳化硅的化学成分
2 碳化硅的相组成与真比重
3 碳化硅的透气性
4 碳化硅的导热性和热容量
5 碳化硅的氧化度
碳化硅制品的两种热压过程
碳化硅制品是可以通过热压方法生产的。主要有以下两种不同的热压过程包括：热塑压制和缓慢扩散原理。
1 热塑压制
碳化硅材料与剧烈加热的物料的可塑性有关，料此法在于将物加热至热塑状态后压制。当热塑压制时，致密化系通过当泥料受热时发生剧烈塑性变形时向泥料加压的方法来达到的。通常系向预先加热粗坯，然后将其放入压模中再施加压力。
2 缓慢扩散
碳化硅制品的另一种热压过程是利用缓慢的扩散烧结原理。此法与热塑压制法相比，通常需要在较高的温度下进行，并且占用较长的时间。向在模型内直接加热若干时间的粉料施加压力。
用碳化硅材料制成的碳化硅制品有哪些方法？
以碳化硅为原料，采用特殊工艺制出的碳化硅制品的方法多种多样，并且这些制品在有效的领域有特殊的性能，那么烧制碳化硅的方法有哪些？
1 利用碳化硅材料生成的再结晶制品
2 碳化硅制品的两种热压烧结
3 碳化硅材料生产轻质碳化硅制品
以上方法仅仅是其中的几种，还有更多烧制碳化硅制品的方法，有待于总结和开发研究，不同的方法，不同的使用领域，期待着新的方法出现。
. 含碳化硅的耐火材料可以分为几种?
由于碳化硅的特殊性能，所以备受耐火材料的欢迎。只要碳化硅不与其中的耐火材料发生反应，就可以加入到耐火材料中。例如加入粘土质、高铝质、硅质、石墨质以及其他的配料。从而形成了以下四种含有碳化硅的耐火材料。
1 孰料碳化硅质制品
2 高铝碳化硅质制品
3 硅石碳化硅质制品
4 碳化硅石墨质制品
山东金红新材料股份有限公司公司是专业生产碳化硅制品的厂家，针对含碳化硅的耐火材料，我们会进一步研究，欢迎您关注。
特种陶瓷在汽车上的应用与发展
目前，特种陶瓷材料汽车上应用已经取得重要进展。它们主要有以下几个方面。
一、陶瓷汽车发动机上应用
新型陶瓷碳化硅氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用氧化铝陶瓷相比，强度其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途开发。例如：要将柴油机燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷不可缺少材料。现汽油机，燃烧能量78%左右热能热传递损失掉，柴油机热效率为33%,与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用□热性能好陶瓷材料围住燃烧室进行□热，进而用废气涡轮增压器动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%.同时，由于新型陶瓷使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越耐热性，而比重却只有金属涡轮约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低缺点。其他正进行研究有：采用新型陶瓷活塞销活塞环等运动部件。由于重量减轻，发动机效率可望得到提高。
二、特种敏感陶瓷汽车传感器上应用
对汽车用传感器要求能长久适用于汽车特有恶劣环境（高温、低温、振动、加速、潮湿、。声、废气），并应当具有小型轻量，重复使用性好，输出范围广等特点。陶瓷耐热、耐蚀、耐磨及其潜优良电磁、光学机能，近年来随着制造技术进步而得到充分利用，敏感陶瓷材料制成传感器完全能够满足上述要求。
三、陶瓷汽车制动器上应用
陶瓷制动器碳纤维制动器基础上制造而成。一块碳纤维制动碟最初由碳纤维树脂构成，它被机器压制成形，之后经过加热、碳化、加热、冷却等几道工序制成陶瓷制动器，陶瓷制动器碳硅化合物表面硬度接近钻石，碟片内碳纤维结构使它坚固耐冲击，耐腐蚀，让碟片极为耐磨。目前此类技术除了F1赛车应用，超级民用跑车也有涉及，例如奔驰CL55AMG. 四、陶瓷汽车减振器上应用
高级轿车减振装置综合利用敏感陶瓷正压电效应、逆压电效应电致伸缩效应研制成功智能减振器。由于采用高灵敏度陶瓷元件，这种减振器具有识别路面且能做自我调节功能，可以将轿车因粗糙路面引起振动降到最低限度。
五、陶瓷材料汽车喷涂技术上应用
近年来，航天技术广泛应用陶瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。这种技术优点□热效
果好、能承受高温高压、工艺成熟、质量稳定。为达到低散热目标，可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂，如活塞顶喷氧化锆，缸套喷氧化锆。经过这种处理发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。
六、智能陶瓷材料汽车应用
作为特种陶瓷产品分类智能陶瓷材料，其包括汽车制造使用对环境敏感且能对环境变化作出灵敏反应材料，目前已成为材料科学及工程领域研究焦点。
汽车上使用智能陶瓷产品，包括功能材料、驱动系统与反馈系统相结合智能材料系统或结构。
由于其综合性功能发挥，可使汽车产品行驶时感知与响应外界环境变化，使汽车产品拥有自检、自测、自诊断、自修复、自适应等诸多性能。当前有些功能陶瓷制品已具有智能化功能，如半导体钛酸钡正温度系数热能电阻及氧化锌变阻器，它们对于温度电压具备自身诊断、候补保护与自身修复功能，可以使材料本身拥有抵抗环境突然变化能力，并可重复多次使用。智能陶瓷系统，压电陶瓷最重要品类。现已经普及使用及正拟开发研制压电类智能陶瓷制品及材料系统如下：
汽车减震装置：利用智能陶瓷产品正压电效应、逆压电效应研制出智能减震器，具有识别路面并自我调节功能，可将粗糙路面对汽车形成震动减到最低限度，整个感知与调节过程只需要20秒。另外，采用智能陶瓷材料制成减震装置还可以推广应用汽车产品之外领域，如使用到精密加工稳固工作平台等。
汽车智能雨刷：利用钛酸钡陶瓷压阻效应制成智能陶瓷雨刷，可以自动感知雨量，自动将雨刷调节到最佳速度。
汽车有源消声陶瓷材料：由压电陶瓷拾音器、谐振器、模拟声线圈数字信号处理集成电路组成有源消声陶瓷材料，可把汽车震动频率降低到500赫兹以下。
此外，还可以利用智能陶瓷材料开发出智能安全系统与智能传输系统，如安全气囊，也使用了智能陶瓷元件。现代智能陶瓷材料开发研究与市场，已经处方兴未艾时期，同时它应用已经不仅限于汽车工业，而且对造船、建筑、机械、家电、航天、国防等工业领域产生重要影响，将大大提高各类机械与电子产品智能与自动化水平。
以碳化硅陶瓷为例，讲解特种陶瓷的性质和功能
特种陶瓷材料性能由两种因素决定。首先物质结构，主要化学键性质晶体结构。它们决定陶瓷材料性能，如耐高温性、半导体性及绝缘性等。其次显微组织，包括分布、晶粒大小、形状、气孔大小分布、杂质、缺陷等。普通陶瓷用粘土、长石、石英为原料，经配制、烧结制成。这类陶瓷质地坚硬、不会氧化生锈、耐腐蚀、不导电、能耐一定高温、加工成型性好、成本低，但强度较低。一般最高使用温度不超过1200摄氏度，这类陶瓷产量大，种类多，广泛用于电气、化工等行业。
碳化硅陶瓷用碳化硅粉，用粉末冶金法经反应烧结或热压烧结工艺制成。碳化硅陶瓷最大特点高温强度大、热稳定性好、耐磨抗蠕变性好。适用于浇注金属用喉嘴、热电偶套管、燃气轮机叶片、轴承等零件。同时由于它热传导能力高，还适用于高温条件下热交换器材料，也可用于制作各种泵密封圈。
氮化硅陶瓷原料丰富、加工性好，可以用低成本生产出各种尺寸精确部件，特别形状复杂部件，成品率比其他陶瓷材料高。氮化硅陶瓷抗温度急变性好，硬度高，其硬度仅次于金刚石、氮化硼等物质，用氮化硅陶瓷材料制造发动机，由于工作温度提高到1370摄氏度，发动机效率可提高30%.同时由于温度提高，可使燃料充分燃烧，排出废气污染成分大幅度
下降，不仅降低能耗，并且减少了环境污染。
其它一些特种陶瓷材料，种类还非常繁多，它们各有特色，可制成各种功能元件。氧化锂陶瓷为高温材料，滑石陶瓷为高频绝缘材料，氧化钍陶瓷为介电材料，钛酸钡陶瓷为光电材料，硼化物、氮化物、硅化物等金属陶瓷为超高温材料。铁氧体陶瓷为永久磁铁、记忆磁铁、磁头等材料，稀土钴瓷为存贮器材料，半导体瓷为亚敏元件、太阳电池等材料等。
特种陶瓷的如山真面目
什么叫特种陶瓷呢？特种陶瓷也叫现代陶瓷、工业陶瓷、精细陶瓷或高性能陶瓷，包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两大类，如电子陶瓷耐磨陶瓷压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、高温陶瓷纳米陶瓷金属陶瓷生物陶瓷等。工程上最重要的是高温陶瓷，包括氧化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷。
特种陶瓷的分类
一、氧化物陶瓷
氧化物陶瓷熔点大多2000 ℃以上, 烧成温度约1800 ℃；单相多晶体结构，有时有少量气相；强度随温度的升高而降低，在1000 ℃以下时一直保持较高强度，随温度变化不大；纯氧化物陶瓷任何高温下都不会氧化。
（1）、氧化铝（刚玉）陶瓷
氧化铝的结构是O2-排成密排六方结构，Al3+占据间隙位置。
根据含杂质的多少, 氧化铝呈红色(如红宝石)或蓝色(如蓝宝石)；实际生产中, 氧化铝陶瓷按Al2O3含量可分为75、95和99等几种。
氧化铝熔点达2050 ℃，抗氧化性好，广泛用于耐火材料；
较高纯度的Al2O3粉末压制成形、高温烧结后得到刚玉耐火砖、高压器皿、坩埚、电炉炉管、热电偶套管等；
微晶刚玉的硬度极高（仅次于金刚石），红硬性达1200 ℃，可作要求高的工具如切削淬火钢刀具、金属拔丝模等。很高的电阻率和低的导热率，是很好的电绝缘材料和绝热材料。强度和耐热强度均较高（是普通陶瓷的5倍），是很好的高温耐火结构材料，如可作内燃机火花塞、空压机泵零件等。
单晶体氧化铝可做蓝宝石激光器；
氧化铝管坯做钠蒸气照明灯泡。
（2）、氧化铍陶瓷
氧化铍陶瓷具备一般陶瓷的特性，导热性极好，很高的热稳定性，强度低，抗热冲击性较高；消散高能辐射的能力强、热中子阻尼系数大。
氧化铍陶瓷制造坩埚，作真空陶瓷和原子反应堆陶瓷，气体激光管、晶体管散热片和集成电路的基片和外壳等。
（3）、氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷的熔点在2700 ℃以上，耐2300 ℃高温，推荐使用温度2000 ℃～2200 ℃；能抗熔融金属的浸蚀，做铂、锗等金属的冶炼坩埚和1800 ℃以上的发热体及炉子、反应堆绝热材料等；氧化锆作添加剂大大提高陶瓷材料的强度和韧性，氧化锆增韧陶瓷可替代金属制造模具、拉丝模、泵叶轮和汽车零件如凸轮、推杆、连杆等。
（4）、氧化镁／钙陶瓷
氧化镁／钙陶瓷通常是通过加热白云石（镁或钙的碳酸盐）矿石除去CO2而制成的，其特点是能抗各种金属碱性渣的作用，因而常用作炉衬的耐火砖。但这种陶瓷的缺点是热稳定性差，MgO在高温下易挥发，CaO甚至在空气中就易水化。
二、碳化物陶瓷
碳化物陶瓷有很高的熔点、硬度（近于金刚石）和耐磨性（特别是在浸蚀性介质中），缺点是耐高温氧化能力差（约900℃～1000℃）、脆性极大。
（1）、碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷密度为 3.2×103 kg/m3，弯曲强度为200 MPa～250 MPa，抗压强度1000 MPa～1500 MPa，硬度莫氏9.2，热导率很高，热膨胀系数很小，在900 ℃～1300 ℃时慢慢氧化。
主要用于制造加热元件、石墨表面保护层以及砂轮及磨料等。
（2）、碳化硼陶瓷
碳化硼陶瓷硬度极高，抗磨粒磨损能力很强；熔点达2450℃，高温下会快速氧化，与热或熔融黑色金属发生反应，使用温度限定在980℃以下。
主要用于作磨料，有时用于制造超硬质工具材料。
（3）、其它碳化物陶瓷
碳化钼、碳化铌、碳化钽、碳化钨和碳化锆陶瓷的熔点和硬度都很高，在2000 ℃以上的中性或还原气氛作高温材料；碳化铌、碳化钛用于2500 ℃以上的氮气气氛中的高温材料。
三、硼化物陶瓷
硼化物陶瓷有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化钨和硼化锆等。
硼化物陶瓷具有高硬度, 同时具有较好的耐化学浸蚀能力。熔点范围为1800 ℃～2500 ℃。比起碳化物陶瓷，硼化物陶瓷具有较高的抗高温氧化性能，使用温度达1400 ℃。
硼化物主要用于高温轴承、内燃机喷嘴、各种高温器件、处理熔融非铁金属的器件等。
各种硼化物还用作电触点材料。
四、氮化物陶瓷
（1）、氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷是键能高而稳定的共价键晶体；硬度高而摩擦系数低，有自润滑作用，是优良的耐磨减摩材料；氮化硅的耐热温度比氧化铝低，而抗氧化温度高于碳化物和硼化物；1200 ℃以下具有较高的机械性能和化学稳定性，且热膨胀系数小、抗热冲击，可做优良的高温结构材料；耐各种无机酸（氢氟酸除外）和碱溶液浸蚀，优良的耐腐蚀材料。
反应烧结法得到的α-Si3N4用于制造各种泵的耐蚀、耐磨密封环等零件。
热压烧结法得到的β-Si3N4, 用于制造高温轴承、转子叶片、静叶片以及加工难切削材料的刀具等。
在Si3N4中加一定量Al2O3烧制成陶瓷可制造柴油机的气缸、活塞和燃气轮机的转动叶轮。
（2）、氮化硼陶瓷
六方氮化硼为六方晶体结构，也叫"白色石墨"；硬度低，可进行各种切削加工；导热和抗热性能高，耐热性好，有自润滑性能；高温下耐腐蚀、绝缘性好。用于高温耐磨材料和电绝缘材料、耐火润滑剂等。
在高压和1360 ℃时六方氮化硼转化为立方β-BN，硬度接近金刚石的硬度，用作金刚石的代用品, 制作耐磨切削刀具、高温模具和磨料等。
氮化硼刀具
（3）、氮化钛陶瓷
硬度高（1800HV)、耐磨。刃具表面涂层、耐磨零件表面涂层。金黄色，装饰表面。
特种陶瓷有热压铸、热压、静压及气相沉积等多种成型方法，这些陶瓷由于其化学组成、显微结构及性能不同于普通陶瓷，故称为特种陶瓷或高技术陶瓷，在日本称为精细陶瓷。特种陶瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、光电、电光、声光、磁光等。由于性能特殊，这类陶瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种陶瓷，因此特种陶瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。特种陶瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。本世纪初特种陶瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元，因此许多科学家预言：特种陶瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必定会占据十分重要的地位。
生产工艺技术方面的新进展
（1）在粉末制备方面，目前最引人注目的是超高温技术。利用超高温技术不但可廉价地研制特种陶瓷，还可廉价地研制新型玻璃，如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。此外，利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。例如日本在4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石，其效率比现在普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。
超高温技术具有如下优点：能生产出用以往方法所不能生产的物质；能够获得纯度极高的物质：生产率会大幅度提高；可使作业程序简化、易行。目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备陶瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以及等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。在这几种方法中，绝大部分是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。
(2)成型方面：特种陶瓷成型方法大体分为干法成型和湿法成型两大类，干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等；湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。近些年来胶态成型和固体无模成型技术在特种陶瓷的成型研究中也取得了较为快速的发展。
陶瓷胶态成形是高分散陶瓷浆料的湿法成形，与干法成形相比，可以有效控制团聚，减少缺陷。无模成形实际上是快速原型制造技术(Rapid prototyping manufacturing technology , RP &M) 在制备陶瓷材料中的应用。特种陶瓷材料胶态无模成形过程是通过将含或不含粘结剂的陶瓷浆料在一定的条件下直接从液态转变为固态，然后按照RP &M 的原理逐层制造得到陶瓷生坯的过程。成形后的生坯一般都具备良好的流变学特性，可以保证后处理过程中不变形。
特种陶瓷成型技术未来的发展将集中于以下几个发面：
a. 进一步开发已经提出的各种无模成形技术在制备不同陶瓷材料中的应用；
b. 性能更加复杂的结构层以及在层内的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计；
c. 大型异形件的结构设计与制造；
碳化硅复合陶瓷的研究现状及其应用 曾星华 长安大学材料科学与工程学院 摘要碳／碳化硅(C／SiC)陶瓷基复合材料是重要的热结构材料体系之一。综述了近年来发展的有关制备C／SiC陶瓷基复合材料的各种技术及其在航空航天、光学系统、空间技术、交通Z-具(刹车片、阀)、能源技术等领域的应用，并且综述了烧结助剂含量对液相烧结SiC陶瓷抗氧化性的影响、三维针刺碳/碳化硅陶瓷基复合材料及其摩擦磨损性能以及二维C/SiC复合材料的拉伸损伤演变过程和微观结构特征等最新研究成果。 关键字碳化硅陶瓷基复合材料制备技术力学性能抗氧化性液相烧结1.引言 陶瓷基复合材料（CMC)是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷.陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的情况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。陶瓷基复合材料正是人们预计在21世纪中可替代金属及其合金的发动机热端结构的首选材料。鉴于此，许多国家都在积极开展陶瓷基复合材料的研究，大大拓宽了其应用领域，并相继研究出各种制备新技术，其中，C／SiC陶瓷基复合材料是其中一个非常重要的体系。C／SiC陶瓷基复合材料主要有两种类型，即碳纤维／碳化硅和碳颗粒／碳化硅陶瓷基复合材料。碳纤维／碳化硅陶瓷基复合材料是利用碳纤维来增强增韧SiC陶瓷，从而改善陶瓷的脆性，实现高温结构材料所必需的性能，如抗氧化、耐高温、耐腐蚀等；碳颗粒／碳化硅陶瓷基复合材料是利用碳颗粒来降低SiC陶瓷的硬度，实现结构陶瓷的可加工性能，同时具有良好的抗氧
反应烧结SiC的制造和性能 新型陶瓷材料由于具有各种特殊的性能被应用于许多工业领域，为解决材料使用问题发挥着越来越重要的作用。 新型陶瓷具有多种功能，按性能分为电学、电子功能、力学功能、光学功能、热学功能、生物功能等等。近几年来，特别引起人们注意的是机械力学功能陶瓷。我们根据省科委下达的科研项目，通过大量调研，开展了对反应烧结SiC材料制造与性能的研究。 利用传统的SiC粉料，采用压制成型工艺传统烧成法制造不出高密度SiC 材料，如采用热压烧结、无压烧结或反应烧结工艺可达到其目的。反应烧结SiC 已是30多年来的商品化材料，首先是出现在美国的气相渗硅工艺，以后英国原子能协会的反应堆高性能材料元件通过液相渗硅工艺研制成功，后来各国对此材料采用挤出成型、等静压成型、压制成型、注浆成型、注射成型等不同工艺进行了详细的研究，分别制造出了机械密封件、轴承、火箭喷嘴、烧嘴、阀件、发动机转子等多种部件，其中部分已形成商品化应用到工业中取代硬质合金等昂贵的金属材料，取得了显著的经济效益。 工艺概述 RB-SiC是由于碳化硅粉与石墨或炭黑混合，加入少量粘结剂，通过各种成型方法成型，去掉粘结剂后，将坯体放在特殊设计的真空炉中，使之与熔硅接触，坯体被融硅润湿、渗透，Si与坯体枝、中的石墨或C反应形成新SiC沉积到原来的SiC上，把原来的SiC结合在一起，剩余的气孔由Si填充。最终的制品含有约8-10%的游离Si，该材料的特点是可通过调节坯体中C含量来调节制品的游离Si量，从而制造不同性能的制品。 SiC材料各相含量的控制原理 反应烧结SiC的一个重要特点是在坯体渗Si后尺寸无变化或很少有变化，因此要形成理论密度的SiC，坯体中必须含有一定量气孔，以满足石墨或C转化成SiC时的体积增大的需要，假如坯体全由C组成，理论最大C密度应按如下计算：
碳化硅陶瓷的发展与应用 1073112 王苗 摘要：碳化硅陶瓷以其优异的抗热震、耐高温、抗氧化和耐化学腐蚀等特性而广泛地应用于石油、化学、汽车、机械和宇航等工业领域中，并日益引起人们的重视。本文对各种SiC 陶瓷的制备方法、性能特点及其应用现状进行了综合评述。 关键词：碳化硅陶瓷发展与应用 Abstract: Silicon carbide ceramics have been widely used in petroleum, chemical, automotive，mechanical and aerospace industries because of their excellent resistance to thermal shock, high temperatures, oxidation and chemical corrosion. In this paper, the fabricating methods, mechanical properties and current applications of various SiC ceramics are revicwed. Key Words: SiC Ceramics Development and Application 1 前言 现代国防、核能和空间技术以及汽车工业、海洋工程的迅速发展, 对火箭燃烧室内衬、飞机涡轮发动机叶片、核反应堆结构部件、高速气动轴承和机械密封零件等材料的要求愈来愈高, 迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性, 因此, 已经在许多领域大显身手, 并日益受到人们的重视。例如, SiC陶瓷在石油化学工业中已被广泛地用作各种耐腐蚀用容器及管道在机械工业中已被成功地用作各种轴承、切削刀具和机械密封部件在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部件的最有希望的候选材料。 本文首先对SiC 的基本性质及SiC粉末的合成方法进行了简单介绍, 接着重点综述了SiC陶瓷的性能特点, 最后对SiC陶瓷的应用现状与未来发展进行了概括和分析。 2 碳化硅的基本特性 2.1、化学属性 抗化合性：碳化硅材料在氧气中反应温度达到1300℃时，在其碳化硅晶体表层已经生成二氧化硅保护层。随着保护层的加厚，抵制了里面碳化硅继续被化合，这使碳化硅有较好的抗化合性。当气温达到1900K(1627℃)以上时，二氧化硅保护膜已经被破坏，碳化硅化合效应加重，从而1900K是碳化硅在氧化剂氛围下的最高工作气温。 耐酸碱性：在耐酸、碱及化合物的效用方面，因为二氧化硅保护膜的效用，碳化硅的抗酸能力非常非常强，抗碱性稍差。 2.2、物理性能 密度：各样碳化硅晶形的颗粒密度十分相近，通常情况下，应该是3.20 g/ m m3，其碳化硅磨料的堆砌密度在1.2--1.6 g/ m m3之间，其高矮取决于其粒度号、粒度合成和颗粒形状的大小。 硬度：碳化硅的硬度为：莫氏9.5级。单晶硅的硬度为：莫氏7级。多晶硅的硬度为：莫氏7级。都是硬度相对较高的物料。努普硬度为2670—2815公斤/毫米，在磨料中高于刚玉而仅次于金刚石、立方氮化硼和碳化硼。 导热率：碳化硅制品的导热率非常高，热膨胀参数小，抗热震性非常高，是优质的耐火材料。 2.3、电学属性 恒温下工业碳化硅是一种半导体，属杂质导电性。高纯度碳化硅随着气温的升高内阻率降低，含杂质碳化硅按照其含杂质不一样，导电性能也不一样。
烧结碳化硅方式对比__烧结碳化硅分类 烧结碳化硅烧结方式有哪三种呢？烧结碳化硅的三种烧结方式虽然各有千秋，但是在科技发展如此迅速的今天，迫切需要提高碳化硅陶瓷的性能，不断改进制造技术，降低生产成本，实现碳化硅陶瓷的低温烧结。以达到降低能耗，降低生产成本，推动碳化硅陶瓷产品产业化的目的。山东中鹏特种陶瓷有限公司生产的烧结碳化硅具有碳化硅材料耐强腐蚀性、耐磨性、高导电性、高温稳定性等性能，在新能源、化工、船舶及科研国防军事技术等领域应用。 【烧结碳化硅分类】 （1）无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在
1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。 （2）热压烧结 不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.doczj.com/doc/4914030002.html,nge 研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能 制备形状简单的SiC部 件，而且一次热压烧结过 程中所制备的产品数量 很小，因此不利于工业化 生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结 合SiC,是由a-SiC粉和 石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反应生成β-SiC,把原来存在的a-SiC颗粒结合起来。 【烧结碳化硅方式对比】 1.热压烧结：只能制备简单形状的碳化硅部件，生产效率低，不利于大规模商业化生产。 2.无压烧结（常压烧结）：能生产复杂形状和大尺寸碳化硅部件，是目前普遍认可的有优势的烧结方法。 3.反应烧结：能制备复杂形状的碳化硅部件，烧结温度低，但是产品高温性能不佳。 特点:如果允许完全渗Si,那么整个过程中可获得气孔率为零,无几何尺寸变化的材料。
第３４卷第１期２Ｏ０６年１月 硅酸盐学报 ＪＯＵＲＮＡＬ（）ＦＴＨＥＣＨＩＮＦＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳｏＣＩＥＴＹ ＶｏＩ．３４，Ｎ（）ｌ Ｊａｎｕａｒｙ，２００６用低纯碳化硅微粉烧结碳化硅陶瓷 武七德１，孙峰１，吉晓莉１，田庭燕２，郝慧１ １．武汉理工大学．畦酸盐材料工程教育部重点实验守，武汉４３００７０；２山东大学 材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室，济南２５∞６１） 摘要：用工业崖料坻纯ｗ３．ｓｐｍｓｔｃ擞粉为原料，在№保护下娆结碳化硅（ｓ，ｔ、）陶瓷。研究了低纯ｓｌｃ徽粉中杂质对蜀ｃ陶瓷力学性能的影响，对比了徽粉提纯后材料的性能‘』结构。通过扫描电镜、金相显馓镜分析材料的显微结构。结果表明：微粉杂质中ｓｔ魄、金属氧化物在＆ｃ烧结温度下的放气反麻是影响陶瓷材料力学性能的主耍目素。由低纯ｓ?ｃ材制得的材料的烧结密度达到（３．１５士ｏ０１）ｇ／ｃｍ３，抗折强度达到（ｄｄｌ±１０）ＭＰａ。 关键词：碳化硅；反应烧结；显微结构 中圈分类号：Ｔ锄７４文献标识码：Ａ文章编号：０４５４５６４８（２００６）０】∞一０５ ＳＩＩ．ＩＣｏＮＣＡＲＢＩＤＥＣＥＲＡＭＩＣＳＰＲＥＰＡＲＥＤＷｌＴＨＬ（）ＷＰＵＲＥＳＩＬＩＣｏＮＣＡＲＢＩＤＥＭＩＣＲｏ—ＰｏＷＤＥＲＳｗｕＱ２ｄＰｌ，ｓｕ～凡ｎ∥，ＪＪｘｉ４０“１，１』ＡＮＴｉｗｇｙ。ｎ２，ＨＡ０¨“２１ （１．ＫｅｙＩ，ａｂ（）ｒａｔｕｒｙｆｏｒＳ１１ＬｃａｔｅＭａｔｅｍＩｓｓｃＬｃｎｃｅａｎｄＥｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｍｌｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｌｏｎ，Ｗ１ｌｈａｎ ＵｎｌｖｃｒｓｌｔｙｏｆＴｅｃｈｎ０１０９ｙ ＷｕＩ、ａｎ ４３００７０；２．ＫｅｙＬａｂ。ｒａｔｏｒｙｆ０１Ｉ．１ｑｕｌｄＳｔⅢＬｕ ｒｅａ１１ｄＨｅｒ列Ｉ‘ｙ（】ｆＭｌｎｋ【ｒｙＥｄｕｃａ¨ｏｎ， ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｊｖｅｒｓｌ‘ｙ?Ｊｌｎａｌｌ２ｊ００６１，Ｃｈｌｎａ） Ａｂｓｔｒ｛Ｉｃｔ：Ｒｅａｃｔｌｏｎ—ｂ（ｍｄｃｄｓｌＪＬｃ。ｎｃａｒｂｌｄｅ（ＲＲＳ（：）ｃｃｒａｎｌｌ刚ｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｗｌｔｈｉｎｄｕ“ｒＬａｌｓｃｆａｐｓＩｏｗｐＬｌｍｙＳｌ（：叫ｒｏｐｏｗｄｅｒｓ．Ｔ１１ｅａｖｅｒａｇｅｇｒａｌｎｓｌｚｃｏｆＬ１】。ｐｏｗｄｅｒ】ｓ３．５＂ｍｌ、ｈｅｌｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｍｐｌｌⅢ１…）ｆｐｏｗ山ｒｓｏｎｔｈｅｍａｔｅ¨ａＩ。ｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｆｔｌｅ８ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗａｓｍａｄｅ“）ｍａｔｃｎａｋｐｒ印ａｒｅｄ州ｔｈｐｕｎｆｙｌｎｇｐｏｗｄｔｒｂｙｈｙｄｒｏｃｈｌｏ¨ｃａ虬ｄＴｈＩＩＬＩｃｒｏ乱ｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓＩ】￡ｃｏｎｃａｒｂｌｄｅｃｃｒａｎＩｉｃｓｗａｓＩｎｖｅｓｔｔｇａｔｅｄｂｙ黜Ｉｍｍｇ ｅｌｅｃｆｒｏ㈣ｃ㈣ｃｅ）ｐ㈨ｊｄｏ阱ｌｃａ】ｍ￡ｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅｒｃｓｕｈｓｓ｝、ｏｗｔｈａｔｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｔｏＬ１１ｅｎｌａｔｅｒｌａｌ’ｓｍｅｃｈａｎｌｃａＩｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓａｒｅｔｈｅｅｘｃｌｕｄｌｎｇＳ１０２，ａｎｄｔｈｅ ｍｅｔａｌｌｌｃ（）ｘＩｄ㈣ａｃＬｅｄｗｔｔｈｏｔｈｅｒｒａｗｍａｔｅｌｒ】ａｌｓａｎｄｒｅｌｃａｓｅｄｇａｓａｔｈｌｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓＴ｝１ｅｓＩｎｔｅｒｅｄｄｅｎｓｌｌｙ（）ｆｔｈｃｍａＬｅｆｌａｌｍａｄｅｏｆｌｏｗｐｌ】ｒｌｔｙＳ１Ｃｌｓ（３１５＝００１）ｇ／ｃｍ。ａｎｄｔｈｅｆｌⅢｒａｌｓＩｒｅｎＥｔｈ１ｓ（ｄ４】±１０）ＭＰａａｔｒｏｏｍｔｅｍＤｅｒａｔｕｒｃ Ｋｅｙｗｏ州ｓ：ｓｌｎｃｏｎｃａｒｈＩｄ。；ｒｅａｃＬｌ。１１ｂｏｎｄｅｄ；ｍｌｃｒ（）ｓｔｒｕｃｔｕｒｃ 反应烧结碳化硅（ｒｅａｃｔｉｏｎ＿ｂｏｎｄｅｄｓ１Ｉｉｃｏｎｃａ卜ｈｉｄｅ，ＲＢｓｃ）具有反应温度低且时间短，可近净尺寸烧结，可烧结复条形状制品等优点，自５０年代发明以来就得到人们的广泛关注”。３］。但是，传统反应烧结Ｔ艺中所需两ｃ原料的纯度较高，因而其制备能耗高，环境污染严重，生产成本大。目前，国内ｓｉｃ生产厂家每年都囤积大黾的收尘尾粉。网尾粉的牲度细，杂质含量高，成分波动大阻碍１ｒ它的进一 收稿日期：２００ｊ—０６—１５。修改稿收到日期：ｚ００５—１０一ｌｏ 第一作者：武已德（１９ｔ９～），男．教授。步利用。丈量尾粉既占用贮存用地又增加生产成本。凼此，允分利用尾粉已成为Ｓｉｃ生产厂家的当务之急。 实验中制备ＲＢｓｃ所需的ｓｉｃ微粉全部采用国内某两ｃ磨料生产厂家提供的收尘器中的低纯Ｓｊｃ尾粉，通过适当的工艺制备出最高密度为３．１５ｇ／ｃｗ，最大抗折强度为（４４１±１０）ＭＰａ的ＲＢｓｃ陶瓷材料。 Ｒ戗ｅｉｖｅｄｄａｔｅ：２∞５—０６１ｊ．Ａｐｐｒｏｖｅｄｄａｔｅ：２００５１０１０ Ｆｉｒｓｔａ砒ｈｏｒ；ＷＵＱ１小（１９４９）．ⅢａＩ｝＋ｐｒｏｆｅ３ｓｏＬ Ｅ—ｍｎｉ－：Ⅵ１ｑＩｆｋ＠ｎｌａｌｌ．ｗｈｕｔｅｄｕｃｎ 万方数据
太原工业学院 2015/2016学年第一学期 《特种陶瓷》课程论文 题目：碳化硅陶瓷的工艺与发展方向 班级： 122073219 姓名：刘鑫泽 学号： 19
1 前言 随着科技的发展，人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能，已经在许多领域大显身手，并且已经收到人们的高度重视。 2 晶体结构 SiC是共价键很强的化合物，SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。 SiC具有α和β两种晶型。β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系，Si和 C 分别组成面心立方晶格；α-SiC纤锌矿型结构，六方晶系。存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中， 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在温度低于1600℃时，SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时，β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。4H- SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H- SiC，即使温度.超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。[1] 3 性能与应用 3.1 性能 (1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。 (2)硬度高，耐磨性能好。 (3)SiC具有宽的能带间隙。 (4)优良的导电性。 (5)热稳定性好，高温强度大。 (6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。[4] 3.2 应用 碳化硅的最大特点是高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，其热传导能力很强，仅次子氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模
1、无压烧结 1974年美国GE公司通过在高纯度β－SiC细粉中同时加入少量的B和C，采用无压烧结工艺，于2020℃成功地获得高密度SiC陶瓷。目前，该工艺已成为制备SiC陶瓷的主要方法。 最近，有研究者在亚微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3，在1850℃～2000℃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。 2、热压烧结 50年代中期，美国Norton公司就开始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金属添加物对SiC热压烧结的影响。实验表明：Al和Fe是促进SiC热压致密化的最有效的添加剂。有研究者以Al2O3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，Al2O3和C、Al2O3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。 3、热等静压烧结： 近年来，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究工作。研究人员以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃便获得高密度SiC烧结体。更进一步，通过该工艺，在2000℃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0．6μm时，即使不引入任何添加剂，通过热等静压烧结，在1950℃即可使其致密化。 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α－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β－SiC，并与α－SiC相结合，过量的Si填充于气孔，从而得到无孔致密的反应烧结体。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α－SiC和C的含量，α－SiC的粒度级配，C的形状和粒度以及成型压力等手段来获得适当的素坯密度。 综述：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。假如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较高，反应烧结SiC相对较低。另一方面，SiC陶瓷的力学性能还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陶瓷对强酸、强碱具有良好的抵抗力，但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温性能比较来看，当温度低于900℃时，几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高；当温度超过1400℃时，反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。（这是由于烧结体中含有一定量的游离Si，当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致）对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷，其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。 碳化硅陶瓷的应用
陶瓷的研究现状与发展展望 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料.它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点.可用作结构材料、刀具材料,由于陶瓷还具有某些特殊的性能,又可作为功能材料. 分类: 普通陶瓷材料 采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成,是典型的硅酸盐材料,主要组成元素是硅、铝、氧,这三种元素占地壳元素总量的90%,普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟.这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等. 特种陶瓷材料 采用高纯度人工合成的原料,利用精密控制工艺成形烧结制成,一般具有某些特殊性能,以适应各种需要.根据其主要成分,有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等；特种陶瓷具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能.本节主要介绍特种陶瓷. 编辑本段性能特点力学性能 陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料,其硬度大多在1500HV以上.陶瓷的抗压强度较高,但抗拉强度较低,塑性和韧性很差. 热性能 陶瓷材料一般具有高的熔点（大多在2000℃以上）,且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷的导热性低于金属材料,陶瓷还是良好的隔热材料.同时陶瓷的线膨胀系数比金属低,当温度发生变化时,陶瓷具有良好的尺寸稳定性. 电性能 大多数陶瓷具有良好的电绝缘性,因此大量用于制作各种电压（1kV~110kV）的绝缘器件.铁电陶瓷（钛酸钡BaTiO3）具有较高的介电常数,可用于制作电容器,铁电陶瓷在外电场的作用下,还能改变形状,将电能转换为机械能（具有压电材料的特性）,可用作扩音机、电唱机、超声波仪、声纳、医疗用声谱仪等.少数陶瓷还具有半导体的特性,可作整流器. 化学性能 陶瓷材料在高温下不易氧化,并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力. 光学性能 陶瓷材料还有独特的光学性能,可用作固体激光器材料、光导纤维材料、光储存器等,透明陶瓷可用于高压钠灯管等.磁性陶瓷（铁氧体如：MgFe2O4、CuFe2O4、Fe3O4）在录音磁带、唱片、变压器铁芯、大型计算机记忆元件方面的应用有着广泛的前途. 编辑本段常用特种陶瓷材料 根据用途不同,特种陶瓷材料可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷. 1．结构陶瓷 氧化铝陶瓷主要组成物为Al2O3,一般含量大于45%.氧化铝陶瓷具有各种优良的性能.耐高温,一般可要1600℃长期使用,耐腐蚀,高强度,其强度为普通陶瓷的2~3倍,高者可达5~6倍.其缺点是脆性大,不能接受突然的环境温度变化.用途极为广泛,可用作坩埚、发动机火花塞、高温耐火材料、热电偶套管、密封环等,也可作刀具和模具. 氮化硅陶瓷主要组成物是Si3N4,这是一种高温强度高、高硬度、耐磨、耐腐蚀并能自润
关于烧结碳化硅的分类_烧结碳化硅工艺说明特陶领域的多数专家认为国内特陶产品质量提升不上去，很大程度与特陶粉体的制备水平有关系。“巧妇难为无米之炊”，当然没有好“米”，也烧不出“好饭”出来。有关于烧结碳化硅的话题，小编今天想跟大家聊一聊。烧结碳化硅有哪些分类呢？看文章吧！ 烧结碳化硅分类： （1）无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98
的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。 （2）热压烧结 不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结有效的添加剂。https://www.doczj.com/doc/4914030002.html,nge研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。 (3)反应烧结 反应烧结SiC又称自结合SiC, 是由a- SiC粉和石墨粉按一定比列混合压成坯体后,加热到1650℃左右,同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体,使之与石墨起反
碳化硅陶瓷的合成方法综述 碳化硅陶瓷具有机械强度高、耐高温、抗氧化性强、热稳定性能好、热导率大、耐磨损性能好、耐化学腐蚀性能好、硬度高、抗热震性能好等优良的特性。碳化硅是所有非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一种。碳化硅陶瓷不仅在高新技术领域发挥着重要的作用,而且在冶金、机械、能源和建材化工等热门领域也拥有广阔的市场。随着高新技术的不断发展,对碳化硅陶瓷的要求也越来越高,需要不同层次和不同性能的各种产品。早在20 世纪50 年代,Popper[ 1] 首次提出反应烧结制备碳化硅。其基本原理是:具有反应活性的液硅或硅合金,在毛细管力的作用下渗入含碳的多孔陶瓷素坯,并与其中的碳反应生成碳化硅,新生成的碳化硅原位结合素坯中原有的碳化硅颗粒,浸渗剂填充素坯中的剩余气孔,完成致密化的过程。 1．1 常压烧结 1．1．1 固相烧结 单一陶瓷粉体烧结常常属于典型的固相烧结，即在烧结过程中没有液相形成。陶瓷坯体的致密化主要是通过蒸发和凝聚、扩散传质等方式来实现的。其烧结过程主要由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。同时，固相烧结可以通过合适的颗粒级配、适当的烧结温度和较短的保温时间等工艺参数来实现致密化烧结。自20世纪7O年代，Prochazkal6在高纯度的SiC中加人少量的B和C作为烧结助剂，在2050℃成功地固相烧结出致密度高于98 的SiC陶瓷以来，固相烧结就一直很受关注。虽然SiC-B-C体系固相烧结SiC需要较高的烧结温度，烧结晶粒粗大，均匀性差，而且SiC陶瓷具有较低的断裂韧性、较高的裂纹强度敏感性和典型的穿晶断裂模式，但是固相烧结的烧结助剂含量低，杂质少，晶界几乎不残留低熔点物质，烧结后的SiC陶瓷高温稳定性好、热导能力强l7剖。因此，固相烧结在SiC陶瓷烧结中具有潜在的应用价值。目前，采用SiC-B-C烧结体系来进行固相烧结SiC陶瓷的厂家主要有美国的GE公司。 1．1．2 液相烧结 由于陶瓷粉体中总有少量的杂质，大多数材料在烧结过程中都会或多或少地出现液相。另外，即使在没有杂质的纯固相系统中，高温下还会出现“接触”熔融现象，因而纯粹的固相烧结实际上不易实现，大多数的烧结实属液相烧结。液相烧结是以一定数量的多元低共熔点氧化物为烧结助剂，在高温下烧结助剂形成共溶液相的烧结过程，烧结晶粒细小均匀呈等轴晶状。其烧结体系的传质方式为流动传质，可降低致密化所需要的能量，容易实现低温下的烧结致密化，缩短烧结时问。同时，低共溶液相的引入和独特的界面结合弱化，使材料的断裂模式为沿晶断裂模式，材料的断裂韧性和强度显著提高。Nakano等利用BeO 的高热导能力以及SiC与BeO在烧结过程中形成液相的特点，最终制备出热导率高达270W ／(m ·K)的SiC陶瓷。Takada等在2200℃烧结平均粉末粒径为0．5Fro的SiC陶瓷的过程中，加入烧结助剂2 BeO、0．2 ～O．4 BC和0．2 ～O．3 C(质量分数)，无压烧结0．5h，获得材料的电阻率和热导率分别为5×l0^12Q ·cm和140w／(m ·K)。在烧结过程中，均匀分布在SiC表面的B原子和C原子与Si原子反应，生成GB-C、Si-B-C、Si- Si 和Si—DSi键，促进Si原子的扩散，提高SiC陶瓷的致密度。 1．2 热压烧结 热压烧结是指在SiC加热烧结的同时，施加一定的轴向压力而进行的烧结。热压烧结可增大SiC粒子间接触面积，降低烧结温度，缩短烧结时间，增加烧结体的致密化，促进SiC烧结。为了使SiC粒子更容易烧结，热压烧结通常需要在SiC粉体中加入B、C、Al、B4C、Y2O3、A12O3。等烧结助剂来促进烧结。B、Al或BC固溶于SiC中，降低SiC 的界面能，C主要与SiC粒子表面的SiO。反应形成低温液相，促进B、A1的扩散。Liu 等以Y2O3和A12O3。为烧结助剂，在2000℃、30MPa的烧结条件下进行烧结，烧结出
碳化硅制品的全面概述 碳化硅制品是何物？如何使用碳化硅制品，我们首先要明确碳化硅的定义，然后知道碳化硅制品的组成部分，用哪些工艺？下面做些简单介绍 碳化硅是一种无机非金属材料，由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，用于各种要求耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件中。由于材料工作者的不断努力，其性能有了很大的改进，已成为一种重要的工程材料，在机械、冶金、化工、电子等部门得到广泛的应用。 采用常压烧结方法生产碳化硅陶瓷制品，其特点是用较高的烧结温度烧结碳化硅的毛坯，使之达到较高的密度，碳化硅的含量达到９８％以上。所得到的碳化硅陶瓷烧结体耐腐蚀性、抗氧化性能及高温强度均较高。在1600oC时强度不降低。因而其制品特别适合于耐磨、耐腐蚀和耐高温的场合使用，如密封环、磨介、喷砂嘴、防弹板等。 特种陶瓷主要运用到那些方面？ 特种陶瓷包括各种材料制作的陶瓷制品，例如碳化硅材料生产的碳化硅制品，碳化硅密封环，氧化铝材料生产的99瓷，氧化锆材料生产的电解质等等。所以说，是应用相当广泛的，今天我讲解下应用到高端产品的特种陶瓷。 1 氧化锆材料生产的特种陶瓷 氧化锆陶瓷因其拥有较高的离子电导率，良好的化学稳定性和结构稳定性，成为研究最多、应用最为广泛的一类电解质材料。通过对氧化锆基电解质薄膜制备工艺的改进，降低此类材料的操作温度和制备成本，力争可以实现产业化也是未来研究的重要方向。 2 碳化硅材料生产的特种陶瓷 碳化硅材料是硬度高，成本低的材料，可以生产碳化硅制品，例如碳化硅密封件、碳化硅轴套、碳化硅防弹板、碳化硅异形件等，可以应用到机械密封件上和各种泵上。 在以后的发展中，特种陶瓷会应用得更加广泛，因为新型材料的不断出现，制作的特种陶瓷的功能越来越受到人们的欢迎！ 当今市场上存在哪些碳化硅制品 在碳化硅制品行业中，仅仅因为其市场较大，所以涌现了很多的碳化硅制品种类，例如碳化硅密封环、碳化硅轴套、碳化硅轴、碳化硅防弹板等。 1 碳化硅密封环 碳化硅密封环主要运用到机械密封件上，动静环配套使用，外加上固定的配件就组成了机械密封件。它是密封件的核心部位，起到关键作用。 2 碳化硅轴套和轴 碳化硅轴套和轴可以用到磁力泵、高压釜上，它们相互配套使用，轴起到支撑作用，轴套密封在轴上，共同保证磁力泵等在高温下正常密封。 3 碳化硅防弹板 碳化硅防弹板是新型的产物，在国外已经很是流行。碳化硅防弹板硬度高、比重小、弹道性能好，广泛用于各种防弹车、装甲车，舰艇等防护防弹中 随着碳化硅制品的市场越来越大，客户的要求也越来越高，所以，出现的碳化硅制品种类越来越多。
碳化硅陶瓷 碳化硅陶瓷具有密度小．弹性模量大，热导率高，热膨胀系数低．抗热震性好，抗氧化性好，高温强度大，耐腐蚀等独特性能，这使得它有广泛的应用：其一，它可用于高温结构材料如发动机部件汽轮机叶片；其二，它可用于航空航天领域中的结构材料．由于它的高弹性模量和低密度决定了它具有很高的比刚度；其三，一些碳化硅陶瓷还可用于电子封装材料，由于它的热膨胀系数可以与S i ，G a A s相匹配；其四，由于碳和硅具有较低的原子序数，碳化硅可以用作原子反应堆的结构材料。 1 碳化硅陶瓷的烧结方法 SiC由于其共价键结合的特点，烧结时的扩散速率相当低，据J ．D．H o n g等的研究结果，即使在21 0 0 ℃的高温， C和 Si 的自扩散系数也仅为1.5×1 0 -10和 2 .5×1 0-13c m2／s 。所以 SiC 很难采取通常离子键结合材料所用的单纯化合物常压烧结途径来制取高致密化材料，必须采用一些特殊的工艺手段或依靠第二相物质促进其烧结。目前制备 S i C陶瓷的主要方法有无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结等。 1 ． 1 无压烧结 无压烧结被认为是 S i C烧结最有前途的烧结方法，通过无压烧结工艺可以制备出复杂形状和大尺寸的 SiC部件。根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。对含有微量 SiO2的β—S i C可通过掭加B和C进行常压烧结，这种方法可明显改
善S i C的烧结动力学。掺杂适量的B，烧结过程中B处于SiC晶界上，部分与SiC形成固溶体，从而降低了SiC的晶界能。掺杂适量的游离C对固相烧结有利，因为 S iC表面通常会被氧化有少量SiO2生成，加入的适量C有助于使 S i C表面上的 SiO2膜还原除去，从而增加了表面能。然而C对液相烧结会产生不利影响，因为C会与氧化物添加剂反应生成气体，在陶瓷烧结体内形成大量的开孔，影响致密化进程。SiC的烧结工艺中，原料的纯度、细度、相组成十分重要。S . Proehazka通过在超细β—SiC粉体(含氧量小于0. 2％) 中同时加人适量 B和C的方法，在 20 2 0 ℃下常压烧结成密度高于 9 8 ％的 SiC烧结体。但 S i C—B—C 系统属于固相烧结的范畴，需要的烧结温度较高，并且断裂韧性较低，断裂模式为典型的穿晶断裂，晶粒粗大且均匀性差。 国外对 S i C的研究焦点主要集中于液相烧结上，即以一定数量的烧结助剂，在较低的温度下实现SiC致密化。SiC的液相烧结相对于固相烧结，不仅烧结温度有所降低，微观结构也改善了，因而烧结体的性能也较固相烧结体有所提高。 1 . 2 热压烧结 SiC的共价键很强，致使烧结时的体积和晶界扩散速率相当低；SiC晶粒表面的 SiO2薄膜，同时也起到了扩散势垒的作用。因此不使用添加剂或高压力，将SiC烧结到高的密度是相当困难的。J.S. Nadeau指出，不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度(2500℃)下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧
碳化硅（SiC）陶瓷，具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此，已经在石油、化工、机械、航天、核能等领域大显身手，日益受到人们的重视。例如，SiC陶瓷可用作各类轴承、滚珠、喷嘴、密封件、切削工具、燃汽涡轮机叶片、涡轮增压器转子、反射屏和火箭燃烧室内衬等等。 SiC陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC 不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。 SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。 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℃左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有Al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β－SiC粉末。 3、热分解法： 使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200～1500℃的温度范围内发生分解反应，由此制得亚微米级的β－SiC粉末。
碳化硅特性 碳化硅是一种人工合成的碳化物，分子式为SiC。通常是由二氧化硅和碳在通电后200 0℃以上的高温下形成的。碳化硅理论密度是3.18g/cm3，其莫氏硬度仅次于金刚石，在9.2 -9.8之间，显微硬度3300kg/mm3，由于它具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性及较高的高温强度等特点，被用于各种耐磨、耐蚀和耐高温的机械零部件，是一种新型的工程陶瓷新材料。纯碳化硅是无色透明的结晶,工业碳化硅有无色、淡黄色、浅绿色、深绿色、浅蓝色、深蓝色乃至黑色的,透明程度依次降低。磨料行业把碳化硅按色泽分为黑色碳化硅和绿色碳化硅2类。其中无色的至深绿色的都归入绿色碳化硅类,浅兰色的至黑色的则归入黑色碳化硅类。黑色和绿色这2种碳化硅的机械性能略有不同,绿色碳化硅较脆,制成的磨具富于自锐性;黑碳化硅较韧。 碳化硅结晶结构是一种典型的共价键结合的化合物，自然界几乎不存在。碳化硅晶格的基本结构单元是相互穿插的SiC4和CSi4四面体。四面体共边形成平面层，并以顶点与下一叠层四面体相连形成三维结构。SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。α-SiC是高温稳定型,β-SiC是低温稳定型。β-SiC在2100～2400℃可转变为α-SiC,β-SiC可在1450℃左右温度下由简单的硅和碳混合物制得。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC 缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。常见的SiC多形体列于下表：
碳化硅陶瓷的发展情况 随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的高度发展，经常要求材料必须有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能，才能在比较苛刻的工作环境中使用。由于特种陶瓷材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，已成为尖端科学的重要组成部分，受到普遍重视。 碳化硅陶瓷是近二十几年才开始发展的新材料，但由于其具有特别优良的高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温性能，很快得到了开发应用，大量应用于石油化工、冶金机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域，并日益显示出其他特种陶瓷所无法比拟的优点。 碳化硅(SiC)陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，因此，已经在许多领域大显身手，并日益受到人们的重视。例如，SIC陶瓷在石油化学工业中已被广泛地用作各种耐腐蚀用容器及管道;在机械工业中已被成功地用作各种轴承、切削刀具和机械密封部件;在宇航和汽车工业中也被认为是未来制造燃气轮机、火箭喷嘴和发动机部件的最有希望的候选材料。 由于碳化硅陶瓷的高性能和在工业领域中的广泛应用，SiC的烧结一直是材料界研究的热点，如何采用较简单的生产工艺在较低的温度下制备得到高致密度的碳化硅陶瓷制品也是研究者一直关心的课题；但由于碳化硅是一种共价性极强的共价键化合物，即使在2100℃的高温下，C和Si的自扩散系数也仅为1.5×10-10和2.5×10-13 cm2/s。所以SiC很难烧结，必须借助烧结助剂或外部压力才可能在2000℃以下实现致密化。 1、无压烧结 常压烧结被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法,通过常压烧结工艺可以制备出大尺寸和复杂形状的SiC陶瓷制品。美国GE公司通过在含微量氧(含氧量小于0.2%)高纯度的β- SiC中添加硼和碳,在2000℃以上,惰性气氛中烧结,在2020℃下成功得到密度高于98 %的碳化硅烧结体。中科院上海硅酸盐研究所采用
铝工业用大型薄壁无压烧结碳化硅管状制品的研究开发 一、项目背景 随着世界经济的快速发展和材料制备技术的持续进步, 无压烧结SiC材料已经进入民用工业, 在汽车、冶金、轻工、化工等行业应用呈现扩大趋势, 对促进相关领域的技术进步、节能和环保的积极作用越来越明显。高性能无压烧结SiC材料已列入工信部发布的《装备制造业技术进步和技术改造投资方向( ) 》报告中, 是中国经济建设需要的高技术产品。 国际上, 铝、锌、镁等有色金属或合金熔体的加热更多的向能量可高效利用的内加热方式发展, 长管状内加热管采用大型薄壁无压烧结SiC材料的理念受到重视, 应用越来越普遍, 国外部分铝业公司在铝加工业过程中已经大量采用这种材料, 仅非州某一家铝业公司年需求长度 mm, 内径150-200mm, 壁厚8-10mm, 一端敞口、一端球形封闭的内加热管近支, 产值近 -3000万元人民币。中国原铝产量居世界第一, 铝加工业的技术进步受世界瞩目, 少数铝加工企业引进国外的整套加热设备中已经使用了这种大型无压烧结SiC内加热管, 该材料是国产化先进加热设备重要的关键部件, 但当前国内尚不能生产该类产品, 只能依赖进口, 国内企业对这种高技术材料的需求较为迫切。总之, 这种大型薄壁无压烧结SiC管状制品的国内外市场前景极好。 本项目拟经过与中国科学院上海硅酸盐研究所合作研究开发, 解决大型薄壁无压烧结SiC管状制品工业化制备的关键技术, 掌握并稳定该材料的生产技术, 实现批量生产。项目实施成功后, 研制的高性能产品将极大地丰富我院碳化硅产品种类, 优化我院碳化硅产品结构, 进一步提升我院在铝工业的服务水平。 二、国内外研究现状及我院研发基础 国内外对无压烧结SiC陶瓷材料进行了大量的研究开发, 已有大量的产品用于民用和军工工业。世界500强之一的圣戈班( SAINT-GOBAIN) 公司是当前先进SiC
第16卷 第9期 2008年9月 光学精密工程 Optics and Precision Engineering Vol.16 No.9 Sep.2008 收稿日期:2007211222;修订日期:2008201203. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.60478035) 文章编号 10042924X (2008)0921603205 反应烧结碳化硅表面改性的初步研究 王彤彤1,2,高劲松1,王笑夷1,陈 红1,郑宣鸣1,范镝1,申振峰1,2 (1中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学技术研究中心,吉林长春130033; 2中国科学院研究生院,北京100039) 摘要:应用电子束蒸发硅,霍尔离子源电离甲烷,并辅助沉积的方法在反应烧结碳化硅(RB SiC )基底上沉积了碳化硅 (SiC ∶H )改性薄膜。X 射线衍射(XRD )测试表明制备的碳化硅改性薄膜为α相。通过控制沉积速率,制备了硬度为9.781～13.087GPa ,弹性模量为89.344～123.413GPa 的碳化硅改性薄膜。比较同样条件下镀制银膜的抛光良好微晶 玻璃和经过精细抛光的改性RB SiC ,结果表明两者反射率相近;附着力实验表明,制备的薄膜和基底结合良好;在温度冲击实验下,制备的薄膜无龟裂和脱落。 关 键 词:薄膜制备;碳化硅薄膜;表面改性;离子辅助电离;硬度和弹性模量中图分类号:O484.1;TN304.055 文献标识码:A Preliminary study of reaction bonded silicon carbide su rface modification WAN G Tong 2tong 1,2,GAO Jin 2song 1,WAN G Xiao 2yi 1,CH EN Hong 1, ZH EN G Xuan 2ming 1,FAN Di 1,SH EN Zhen 2feng 1,2 (1.O ptical Technolog y and Research Center ,Changchun I nstit ute of O ptics ,Fi ne Mechanics and Physics ,Chi nese A cadem y of S ciences ,Chan gchun 130033,Chi na; 2.Grad uate U ni versit y of Chi nese A cadem y of S ciences ,B ei j i n g 100039,Chi na ) Abstract :SiC :H surface 2modified coatings were fabricated on Reaction Bonded Silicon Carbide (RB SiC )subst rates.Silicon was evaporated by E 2beam and met hane was ionized as reactive gas by End 2Hall ion source.X 2ray Diff raction (XRD )result s show t he fabricated film is αp hase ,it s hardness and elastic modulus are in t he range of 9.781～13.087GPa and 89.344～123.413GPa ,respectively.Af 2ter surface 2modification polishing and coating silver ,t he reflectance of modified RB SiC film is close to t hat of fine polished Zerodur glass coating wit h silver.Moreover ,t he fabricated coatings to t he sub 2strate show very good adhesion and no fall 2off and cracks in t hermal impact test f rom liquid nit rogen temperat ure to boiling water temperat ure for 5cycles. K ey w ords :t hin film fabrication ;silicon carbide t hin film ;surface modification ;ion assisted ionizing ; hardness and elastic modulus