碳化硅陶瓷工艺流程
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碳化硅陶瓷制品排胶工艺
碳化硅陶瓷制品是一种高性能陶瓷材料,具有高硬度、高强度、高耐磨、高耐腐蚀等优点,广泛应用于机械、电子、化工等领域。
然而,在制造过程中,碳化硅陶瓷制品表面会残留一些胶水,影响其质量和性能。
因此,排胶工艺是制造碳化硅陶瓷制品的重要环节之一。
排胶工艺的主要目的是去除碳化硅陶瓷制品表面的胶水,使其表面光滑、干净,达到制品的质量要求。
排胶工艺的具体步骤如下:
1. 清洗:将碳化硅陶瓷制品放入清洗槽中,用清洗剂清洗表面,去除表面的油污和杂质。
2. 烘干:将清洗后的碳化硅陶瓷制品放入烘箱中,进行烘干处理,使其表面干燥。
3. 喷涂:将去胶剂喷涂在碳化硅陶瓷制品表面,使其充分浸润,去除表面的胶水。
4. 烘干:将喷涂后的碳化硅陶瓷制品放入烘箱中,进行烘干处理,使其表面干燥。
5. 清洗:将去胶剂清洗干净,去除表面的残留物。
通过以上步骤,碳化硅陶瓷制品表面的胶水可以被有效去除,制品表面光滑、干净,达到制品的质量要求。
排胶工艺的优点是操作简
单、效果明显、成本低廉,是制造碳化硅陶瓷制品的必要工艺之一。
排胶工艺是制造碳化硅陶瓷制品的重要环节之一,通过清洗、烘干、喷涂、烘干和清洗等步骤,可以有效去除碳化硅陶瓷制品表面的胶水,使其表面光滑、干净,达到制品的质量要求。
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。
碳化硅陶瓷制作工艺碳化硅陶瓷是一种新型的陶瓷材料,具有极高的硬度、耐热性和耐腐蚀性,被广泛应用于高温、高压和腐蚀性环境下的工业领域。
碳化硅陶瓷的制作工艺非常关键,下面将介绍碳化硅陶瓷的制作工艺流程和注意事项。
一、原料准备碳化硅陶瓷的主要原料是硅粉和碳粉。
硅粉需要具备一定的粒度和纯度,一般采用颗粒度在1-5微米之间的硅粉。
碳粉通常采用颗粒度为0.5-1微米的石墨粉。
在原料准备过程中,需要对硅粉和碳粉进行筛分和烘干处理,确保原料的均匀性和干燥度。
二、混合和成型将硅粉和碳粉按照一定的比例混合均匀,可以通过干法混合或湿法混合的方式进行。
干法混合一般采用球磨机进行,湿法混合则需要在适当的溶剂中进行。
混合后的粉体需要经过一定的成型工艺,常用的成型方法有压制成型、注塑成型和挤压成型等。
成型后的碳化硅陶瓷坯体需要进行烘干处理,去除水分和溶剂。
三、烧结和热处理烧结是碳化硅陶瓷制作中的关键步骤,烧结温度和时间的选择对于陶瓷材料的性能和微观结构有着重要影响。
一般情况下,采用高温烧结的方式,烧结温度一般在1800-2200摄氏度之间。
烧结过程中需要注意控制温度升降速率和保持时间,以避免过烧或不完全烧结。
烧结后的陶瓷坯体需要进行热处理,以提高其硬度和耐热性能。
四、加工和修整烧结后的碳化硅陶瓷坯体需要进行加工和修整,以获得所需的形状和尺寸。
常用的加工方法包括机械加工、电火花加工和激光加工等。
加工过程中需要注意避免过度加工和损坏陶瓷材料的表面质量。
修整是指对陶瓷材料进行表面处理,去除表面的瑕疵和不均匀性,以提高其外观和质量。
五、性能测试和质量控制制作完成的碳化硅陶瓷需要进行性能测试和质量控制。
常用的测试方法包括硬度测试、抗压强度测试、热膨胀系数测试和化学稳定性测试等。
通过这些测试可以评估碳化硅陶瓷的性能和质量是否符合要求。
同时,还需要进行质量控制,包括对原料、工艺和产品的各个环节进行监控和管理,确保产品的一致性和稳定性。
碳化硅陶瓷的制作工艺包括原料准备、混合和成型、烧结和热处理、加工和修整、性能测试和质量控制等多个环节。
碳化硅陶瓷工艺流程概述碳化硅陶瓷是一种高性能材料,具有优异的耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性。
它在许多工业领域,如电子、化工、航空等都有广泛应用。
本文将介绍碳化硅陶瓷的工艺流程,包括原材料准备、成型加工、烧结处理等过程。
原材料准备碳化硅陶瓷的主要原材料是碳化硅粉末。
碳化硅粉末一般由石墨和二氧化硅粉末反应得到。
在准备碳化硅粉末之前,需要对石墨和二氧化硅进行粉碎和筛分,以获得较细的颗粒。
碳化硅粉末的质量对最终产品的性能有很大影响,所以在准备过程中需要控制粉末的粒径和纯度。
通常,采用球磨机对石墨和二氧化硅进行混合、研磨,然后用筛网进行分级,得到所需的碳化硅粉末。
成型加工碳化硅陶瓷的成型加工通常包括压制和注塑两种方法。
压制方法压制是最常用的成型方法之一。
首先,将碳化硅粉末和一定比例的有机添加剂混合,在高速混合机中进行均匀的混合。
然后,将混合料放入压制机中,在高压作用下,使其成型。
压制机通常采用冷压或等静压的方式,以确保成型体的均匀和密实。
注塑方法注塑是一种适用于复杂形状制品的成型方法。
注塑机通过将已经混合的碳化硅粉末和有机增塑剂加热熔融,在一定压力下喷射到模具中。
然后冷却,使其固化成型。
烧结处理烧结处理是碳化硅陶瓷工艺的关键步骤,通过热处理使得成型体形成致密的结构。
预烧结首先,将成型体放入预烧炉中。
在预烧炉中,通过逐渐升温,使得有机物燃烧,碳化硅粒子开始结合。
预烧结的目的是去除有机物,并固化碳化硅。
烧结经过预烧结后,将固化的成型体放入烧结炉中。
烧结炉中会提供高温的环境,使得碳化硅粒子之间发生再结合,形成致密的结构。
通常,烧结温度要高达2000℃以上,以确保碳化硅的高密度和高强度。
退火处理烧结后的碳化硅陶瓷可能存在一些内部应力和缺陷。
为了减少这些应力和缺陷,需要进行退火处理。
退火时,将已经烧结的陶瓷制品放入退火炉中,在一定温度下保持一段时间,然后慢慢冷却。
通过退火,可以提高碳化硅陶瓷的机械性能和热性能。
表面处理表面处理是对已经成型和烧结的碳化硅陶瓷进行的最后一道工序。
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。
碳化硅生产工艺碳化硅(Silicon Carbide,SiC)是一种重要的工程陶瓷材料,具有优异的耐热、耐腐蚀、硬度高、力学性能等特点,被广泛应用于电子、光电子、化工、冶金等领域。
碳化硅的生产工艺包括传统炉焙法和新型生产工艺。
传统炉焙法是碳化硅生产过程中最常用的方法之一。
该工艺主要包括硅泥净化、混合物制备、炉焙等步骤。
首先,将硅泥进行净化处理,去除杂质,提高硅泥的纯度和质量。
然后,将净化后的硅泥与石墨混合,按一定比例配制成混合物,其中硅泥的含量约为70%~90%。
接下来,将混合物放入电炉或罐炉中进行炉焙。
在高温下,石墨与硅泥发生化学反应,生成碳化硅。
最后,将得到的碳化硅材料进行破碎、磨粉、精确筛分等处理,获得符合要求的产品。
新型生产工艺是传统炉焙法的改进和创新。
该工艺主要包括碳热还原法、等离子体提拉法、激光烧结法等。
碳热还原法是一种将石墨和二氧化硅进行碳热反应制备碳化硅的方法。
首先,将石墨和二氧化硅混合,按一定比例放入炉中,在高温下进行反应。
在反应过程中,石墨与二氧化硅发生化学反应,生成碳化硅。
等离子体提拉法是一种利用等离子体技术制备碳化硅材料的方法。
在该工艺中,将合适比例的硅源和碳源混合,放入等离子体炉中进行处理,利用等离子体的高温和高能量来促进碳化硅的生成。
激光烧结法是一种利用激光技术将碳化硅粉末进行烧结的方法。
在该工艺中,将碳化硅粉末放入烧结炉中,利用激光器的高能量来使碳化硅粉末烧结成致密块体。
无论是传统炉焙法还是新型生产工艺,碳化硅的生产过程都离不开原材料的选取和混合处理、炉温的控制和炉内气氛的调节等关键步骤。
此外,生产工艺中还需要进行设备选型、炉渣的处理、产品质量的检测以及收集和处理废气、废渣等环保措施。
总的来说,碳化硅的生产工艺是一个复杂的过程,需要合理控制各个环节,确保产品的质量和性能。
随着科学技术的不断进步和发展,碳化硅的生产工艺也在不断创新和改进,使其在各个领域得到更广泛的应用。
高纯度碳化硅陶瓷的制备及其应用研究高纯度碳化硅陶瓷是一种高温材料,具有优异的耐腐蚀、耐热性能和机械性能等特点,被广泛应用于航天、电子、化工等领域。
本文将重点讨论高纯度碳化硅陶瓷的制备及其应用研究。
一、高纯度碳化硅陶瓷的制备高纯度碳化硅陶瓷的制备通常采用化学气相沉积(CVD)技术或烧结工艺。
CVD技术是在高温下,将气态前体物质在基材表面沉积,形成陶瓷薄膜或陶瓷制品的过程。
其优点是可实现复杂形状、高纯度、均匀性好、制品尺寸精度高等。
烧结工艺则是将碳化硅粉末制成坯体,经高温烧结形成。
在CVD制备高纯度碳化硅陶瓷时,前体物质常用的有SiH4、C2H2、CH4等,可以在不同的反应温度、反应压力、气体流量等条件下实现对陶瓷性能的调控。
在烧结工艺中,制备高纯度碳化硅陶瓷需要保证原料粉末的纯度、粒度和均匀性,同时控制烧结温度和时间,以获得高度致密的陶瓷制品。
二、高纯度碳化硅陶瓷的应用1. 航空航天领域高纯度碳化硅陶瓷在航空航天领域中具有广泛应用。
其高强度、高温稳定性能使其成为火箭发动机和航天器热防护材料的理想选择。
例如,美国NASA在其火星探测项目中使用了碳化硅陶瓷材料作为热盾材料,以保护探测器在进入大气层时受热腐蚀的损坏。
2. 电子领域高纯度碳化硅陶瓷在电子领域中应用广泛。
其高硬度、高抗磨损性能使其成为半导体材料加工中的重要组成部分,如切割盘等;其优异的导热性能使其成为电子散热材料的理想选择。
同时,碳化硅陶瓷在电气绝缘和高频电磁波等领域也具有应用前景。
3. 化工领域高纯度碳化硅陶瓷在化工领域中也有应用。
其耐腐蚀性能、高温稳定性能等特点使其成为化工设备和熔融金属等高温介质的理想材料。
例如,碳化硅陶瓷制成的过滤器可过滤高温、高压的熔融金属和玻璃等物质。
三、高纯度碳化硅陶瓷未来的发展方向高纯度碳化硅陶瓷在以上领域中均具有广泛应用,但其生产成本和研发难度较高,限制了其在市场上的推广。
未来发展方向主要集中于以下几个方面:1. 降低生产成本尽管CVD工艺能够达到高度纯净、均匀的陶瓷制品,但其制造成本过高,限制了其在市场中的推广。
碳化硅陶瓷粉体的制备技术
碳化硅陶瓷粉体是一种高温、高强度、高硬度的陶瓷材料,广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
其制备技术主要包括原料选择、混合、成型、烧结等步骤。
选择高纯度的硅粉和碳粉作为原料,并进行粉末混合。
通过压力成型或注塑成型等方法将混合后的粉末成型成所需形状。
然后,进行热处理,将成型后的陶瓷粉体进行高温烧结,使其形成致密的陶瓷结构。
在制备过程中,需要注意原料的选择和混合比例,以及成型和烧结过程的控制,以保证制备出的碳化硅陶瓷粉体具有良好的性能和稳定性。
碳化硅陶瓷粉体的制备技术是一个复杂的过程,需要严格控制各个环节,以保证制备出的陶瓷粉体具有优异的性能和应用价值。
碳化硅生产工艺流程
碳化硅是一种重要的无机材料,具有许多优异的性能,如高熔点、高硬度、高耐化学性等。
碳化硅广泛应用于陶瓷工业、电子工业、化工工业等领域。
下面是碳化硅的常见生产工艺流程。
1.原料准备:碳化硅的主要原料包括硅石和石墨。
硅石经过破碎、磨碎等处理后,得到粒径合适的硅石粉末。
石墨则经过分级、筛选等工艺,得到符合要求的石墨粉末。
2.混合:将硅石粉末和石墨粉末按一定比例混合均匀,以提高碳化硅的均匀性和稳定性。
3.烧结:将混合好的粉末放入热处理设备,进行烧结。
烧结工艺中,主要有以下几个步骤:
-预烧处理:将混合物加热到一定温度,通过预烧处理除去其中的杂质和挥发物,提高材料的纯度和稳定性。
-热压烧结:将预烧处理后的材料进行热压烧结。
在一定的温度和压力条件下,通过固相反应使硅石和石墨发生化学变化,形成碳化硅。
-冷却处理:烧结结束后,将样品迅速冷却,以加速碳化硅结晶的形成,并减小颗粒的尺寸。
4.成型加工:烧结好的碳化硅材料通过机械加工、模压等方式进行成型。
如将材料制成砖块、片状或特定形状的模具。
5.表面处理:为了改善碳化硅的表面性能,可进行表面处理,如涂覆保护剂、镀层等。
6.检测:对成品进行物理性能检测,如硬度、密度、尺寸精度等。
7.包装与存储:将成品进行包装和标识,以便储存和运输。
需要注意的是,以上是碳化硅常见的生产工艺流程,具体工艺流程因不同厂商、不同产品而有所差异。
在碳化硅生产过程中,需要严格控制各个环节的工艺参数,确保产品的质量和性能。
碳化硅陶瓷工艺流程碳化硅(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、HN03、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a和B两种晶型。
3- SiC的晶体结构为立方晶系,Si和C分别组成面心立方晶格;a— 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 C时,SiC以3—SiC形式存在。
当高于1600 C时,3—SiC缓慢转变成a—SiC的各种多型体。
4H —SiC在2000 C左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100 C以上的高温才易生成;对于6H —SiC,即使温度超过2200 C,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 C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3- SiC粉末。
3、热分解法:使聚碳硅烷或二氯甲基硅等有机硅聚合物在1200〜1500 C的温度范围内发生分解反应,由此制得亚微米级的3-SiC粉末。
4、气相反相法:使SiCl4和SiH4等含硅的气体以及CH4、C3H8、C7H8和(C14等含碳的气体或使CH3SiCI3、(CH3) 2 SiCI2 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3—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3-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。
目前,该工艺已成为制备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3-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Y2O3,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。
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。
研究表明: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。
女口:当采用B或B的化合物为添加剂,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 C便获得高密度SiC 烧结体。
更进一步,通过该工艺,在2000 C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. 6ym 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,A12O3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3- 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来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,热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较多,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 C时,几乎所有SiC 陶瓷强度均有所提高;当温度超过1400 C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。
总之,SiC陶瓷的性能因烧结方法不同而不同。
一般说来,无压烧结SiC陶瓷的综合性能优于反应烧结的SiC陶瓷,但次于热压烧结和热等静压烧结的SiC 陶瓷。
氧化铝的用途陶瓷原料主要来自岩石,而岩石大体都是由硅和铝构成的。
陶瓷也是用这类岩石作原料,经过人工加热使之坚固,很类似火成岩的生成。
因此从化学上来说,陶瓷的成分与岩石的成分没有什么大的区别。
如果是硅和铝所构成的陶瓷,其主要原料有以下几种:1、石英一一化学成分是纯粹的二氧化硅(SiO2),又名硅石。
这种矿物即使碎成细粉也无粘性,可用来弥补陶瓷原料过粘的缺点。
在780C以上时便不稳定而变成鳞石英,在1730C时开始熔融。
2、长石一一是以二氧化硅及氧化铝为主,又夹杂钠、钾、钙等的化合物。
因其所含分量多寡不同,又有许多种类。
一般有将含长石较多的岩石叫作长石的,也有以它的产地来命名的。
现在把长石中具有代表性的几种和它们的成分列于表1。
其中前三种是纯粹的理论成分,后一类则含有岩石中所有的不纯物质。
钠长石与钙长石以各种比例互相熔解,变成多种多样的长石。
这些总称为“斜长石”,它的性质依其中所含钠长石与钙长石的比例而定。
还有一种和正长石(钾长石)为同样成分而形状稍有变异的,至今也多误传为正长石,其实这种应该叫做“微斜长石”。
3、瓷土(又名“高岭土”)一一瓷土(H4AI2Si2O9 )是陶瓷的主要原料。
它是以产于世界第一窑厂的中国景德镇附近的高岭而得名的。
后来由“高岭”的中国音演变为“Kaolin ”,而成为国际性的名词。
纯粹的瓷土是一种白色或灰白色,有丝绢般光泽的软质矿物。
瓷土是由云母和长石变质,其中的钠、钾、钙、铁等流失,加上水变化而成的,这种作用叫作“瓷土化”或“高岭土化”。
至于瓷土化究竟因何而起,在学术界中虽然还没有定论,但大略可以认为是长石类由于温泉或含有碳酸气的水以及沼地植物腐化时所生的气体起作用变质而成的。
一般瓷土多产于温泉附近或石灰层周围,可能就是这个原因。
瓷土的熔点约在1780C左右, 实际上因为多少含有不纯物质,所以它的熔点略为降低。
纯粹的瓷土(高岭土)存量不多,而且所谓纯粹的瓷土,也没有黏土那样强的粘度。
一般所说的瓷土如果放在显微镜下面来观察,大部分带有白色丝绢状的光泽,银光闪闪,是非常小的结晶,这就是所谓纯粹的瓷土。
此外,还含有未变质的长石、石英、铁矿及其他作为瓷土来源的岩石的碎片。
纯粹瓷土的成分是:SiO2 46.51%,AI2O3 39.54%,H20 13.95%,熔度为1780C。
陶瓷中最高级的是瓷器。
作瓷器用的岩石究竟以哪样最好?由于瓷器必须是白色。
因而就不得不极力避免含有使陶瓷着色的铁分。
含铁少而以氧化硅及氧化铝为主要成分的岩石有:花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、石英粗面岩以及由这类岩石分崩而成的水成岩等。
这里所说的花岗石乃至石英粗面岩(即在火成岩中也算是含有氧化硅及氧化铝特别多而铁分子少的),都是以石英、长石为主,并含有若干云母及富于铁分(氧化铁)的黑绿或黑褐色的矿物。
假若仔细观察这些岩石,便可看到许多像玻璃一般透明的颗粒和像瓷器一样鲜艳的白色或淡红色的颗粒。
前者是石英、后者是长石。
这四种岩石的化学成分虽然相同,但因为长石与石英等颗粒的大小不同,因而形成了不同的岩石。
花岗岩全体是由比较大的颗粒(直径1~7毫米)构成的。
石英粗面岩是在看不见颗粒的致密素地中有石英及长石的小粒存在。
花岗斑岩及石英斑岩则介乎此二者之间,是在致密的素地内含有大粒的石英。