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碳化硅陶瓷生产成型技术
2017-06-29 11:45
 碳化硅很难烧结。其晶界能与表面能之比很高,同时碳化硅烧结时扩散速率很低,它表面的氧化膜也起扩散势垒的作用。因此碳化硅需借助添加剂或压力或渗硅反应才能获得致密材料。综合制造碳化硅陶瓷的成型技术主要有以下方法:
 
1、陶瓷结合碳化硅    碳化硅粉料的粗粒部分与粘土相结合,利用普通陶瓷方法成形,然后在1400℃左右温度下烧成。烧过的粘土将碳化硅颗粒结合在一起,虽然颗粒仅是松结合,但对许多用途来说(如耐火材料、砂轮等)已足够了。在n2气氛下通空气或不通空气煅烧碳化硅颗粒和游离硅的混合物可以生产出具有提升了高温强度的氨化硅结合或氮氧化硅结合碳化硅产品。
   
2、再结晶碳化硅    利用泥浆浇注法制成坯体密度很高的碳化硅成型件.坯体在隔绝空气条件下用电炉于高达2500℃温度下烧成,在2100℃以上温度下产生蒸发和凝聚作用,形成无收编自结合结构。烧前和密度保持不变,在晶体之间形成固态碳化硅结合。这种r-碳化硅其碳化硅含量可达到   100%,密度可达2.6g/cm3,气孔率约为20%。 
 
3、反应烧结结合碳化硅   反应烧结 碳化硅又称自结合 碳化硅,是由 碳化硅、c和含c结合剂按一定比冽混合制成坯体,坯体可以用一种常规陶瓷成型技术成型(如干压、泥浆浇注、挤压等),然后加热到1650℃左右,并同时熔渗液态硅或气相硅,并使之与元素碳发生反应将碳化硅颗粒结合起来。如果允许完全渗硅,那么可以获得无孔密实体(si-碳化硅)。硅渗透也被用于填充再结晶碳化硅。渗透碳化硅中的游离si含量通常在10~15%之间。一种新的rb-碳化硅致密材料(全部碳化硅含量均在烧结反应中通过化学合成)正在发展中,这种材料先由致密细粒碳制成坯体,气孔被液态硅填充并生成碳化硅。
  
4、无压力烧结碳化硅    仅在70年代初期才使无压力烧结碳化硅达到超过理论密度95%的密度成为可能,原料用亚微级的碳化硅粉料,同时加入多达2%的碳和硼。也可用al及其化合物或be及其化合物代替b及其化合物。这种方法是生产致密和复杂的纯碳化硅制件的廉价方法。根据要求的形状将粉料压成坯体,烧结是在惰性气氛中或真空中于2000℃左右温度之间进行的。在烧结过程中发生碳化硅晶型转化和晶粒生长,其程度取决于类型、烧结添加剂数量和烧结温度。  
 
5、热压烧结碳化硅   用hp法制成的致密碳化硅部件具有机械性能。在纯碳化硅粉料中添加少量助烧结剂制成坯体,在一定的热压条件下使坯体达到致密烧结。这种方法需耗费大量的能源和模料,因此一般只用于生产简单、形状不复杂的小型件,制件通过机械加工生产。
 
6、一种新的hp法叫热等静压法    通过在真空密封箱内将碳化硅粉料或碳化硅预制件热压到密度恰好等于理论密度且具有均匀的细粒显微结构,就可以生产出高纯碳化硅制品来。因为具有比hp法高20mpa的等静压,因而不需要助烧结剂。
 
    将无压力烧结碳化硅再进行热压烧结,使碳化硅型件的密度达到理论密度的百分之99以上。这种新工艺叫做“热等静压烧结局的致密”。hp-碳化硅是目前获得机械性能的是合适方法。 
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