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、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：叙歉在一检定的傅温度妈下，园使高射纯的榴硅与香碳黑化直接川发生蚕反应慈。由侧此可零合成晒高纯骡度的洁β－解Si级C粉字末。画3、议热分谱解法防：臂素使聚怠碳硅邮烷或嗓三氯住甲基朵硅等杠有机你硅聚榜合物罩在1壶20楚0～肠15扮00晶℃伴的温批度范汁围内洽发生彻分解仰反应痒，由碍此制语得亚犁微米而级的柱β－疗Si拥C粉排末。低4、安气相棍反相住法：宣坝使S便iC猎l4财和S羊iH书4等床含硅诚的气筒体以系及C血H4歪、C暖3H胜8、乓C7眯H8召和（凡Cl胆4等忌含碳寿的气瞧体或樱使C摘H3惧Si土Cl朵3、会（C纯H3词）2渡S鉴iC沃l2仓和S允i（款CH树3）洪4等旦同时魄含有泛硅和毕碳的织气体哭在高外温下患发生明反应密，由婶此制争备纳砌米级肆的β绵－S蔑iC配超细言粉。碎二、行碳化子硅陶腹瓷的翁烧结果1、真无压破烧结唱孙19升74楚年美扇国G工E公休司通俊过在砍高纯突度β足－S朴iC遗细粉州中同还时加岂入少挥量的祸B和证C，营采用之无压餐烧结狐工艺索，于厉20偏20刚℃识成功请地获脏得高租密度军Si诞C陶叙瓷。渗目前间，该屑工艺负已成衣为制忆备S弄iC浓陶瓷版的主垮要方潮法。班美国脂GE敞公司喝研究焰者认与为：礼晶界捞能与振表面闻能之查比小蚂于1崇．7内32屡是致心密化贩的热什力学愤条件懒，当贡同时梦添加姓B和膨C后仁，B懒固溶茫到S楚iC楚中，伴使晶浑界能组降低龄，C灵把S必iC顽粒子戒表面宴的S晨iO鸦2还顿原除泪去，皮提高辣表面脚能，抵因此流B和拿C的仍添加榨为S省iC平的致铸密化纷创造谷了热陪力学异方面亏的有研利条洋件。眨然而堂，日默本研推究人栋员却米认为帽Si制C的宰致密傻并不蹄存在渡热力发学方站面的良限制咳。还乖有学舰者认辨为，鬼Si庭C的稳致密珠化机惰理可撑能是攀液相笋烧结陷，他袜们发搜现：药在同闯时添贷加B储和C记的β躲－S腹iC哈烧结绒体中晚，有猴富B各的液险相存铁在于谜晶界诚处。去关于详无压鞠烧结腐机理垫，目涝前尚米无定镇论。彩孟以α绪－S急iC闻为原放料，月同时命添加种B和嫁C，凉也同很样可合实现凭Si重C的的致密岁烧结卫。垂蹄研究概表明渡：单炭独使授用B探和C母作添仍加剂巨，无布助于傲Si叠C陶秋瓷充次分致市密。换只有旦同时浪添加答B和习C时驳，才恰能实消现S血iC谢陶瓷额的高姜密度匠化。塌为了湿Si间C的魂致密适烧结钓，S千iC戒粉料承的比织表面墓积应驳在团10则m2亮／g灰以上步，且盯氧含阅量尽糖可能未低。科B的赖添加浆量在腾0．冠5％痕左右懒，C右的添作加量榜取决客于S嚷iC皂原料迅中氧诵含量扶高低户，通屿常C夹的添件加量行与S节iC缩粉料宋中的啦氧含绞量成反正比音。糟妈最近凤，有唇研究粗者在狭亚微储米S斜iC杂粉料旗中加仓入A阻l2握O3摩和Y嫩2O耗3，确在其18忠50灿℃慌～女20稍00帽℃运温度冈下实株现S睬iC童的致让密烧缎结。肾由于欢烧结竿温度芝低而窗具有雕明显咬细化轧的微郊观结娱构，标因而膊，其离强度牙和韧齿性大什大改勾善。西2、骂热压许烧结它惩50仰年代堤中期促，美按国N衫or牙to卖n公苍司就赌开始拳研究犬B、缺Ni惊、C俱r、启Fe龙、A方l等汉金属端添加摔物对附Si满C热偏压烧伤结的漠影响怜。实梢验表液明：毛Al昏和F倚e是截促进羡Si苍C热贞压致万密化皆的最复有效曲的添随加剂霞。凉杜有研础究者宾以A裤l2而O3佩为添签加剂码，通离过热引压烧宁结工上艺，的也实戒现了肝Si券C的抗致密色化，奸并认忍为其皮机理船是液层相烧蚊结。徐此外籍，还娘有研锈究者炭分别鹿以B飘4C容、B草或B壤与C请，A炊l2剩O3核和C薪、A稠l2投O3胃和Y施2O崖3、变Be政、B化4C释与C右作添装加剂桂，采竖用热童压烧忌结，脊也都粮获得蹲了致是密S驾iC讨陶瓷伸。杰萝研究颠表明辩：烧窗结体料的显纽微结宇构以茄及力予学、丈热学队等性侄能会涌因添瓦加剂标的种盼类不选同而略异。寨如：棒当采楼用B层或B嗽的化此合物甩为添廉加剂勇，热垫压S俱iC药的晶有粒尺沿寸较购小，晶但强教度高摘。当罗选用跌Be沸作添悲加剂牌，热仅压S吊iC近陶瓷枣具有隔较高度的导后热系瑞数。夫3、联热等柏静压帐烧结界：汉芹近年泪来，挎为进夏一步荒提高自Si馆C陶海瓷的还力学饲性能长，研修究人依员进败行了屿Si盗C陶斧瓷的取热等誉静压贱工艺如的研升究工饼作。代研究洽人员骡以B歪和C朱为添丢加剂批，采宾用热蓝等静健压烧少结工弦艺，风在巷19笼00吹℃探便获阿得高叛密度铅Si鞋C烧任结体针。更邮进一里步，秀通过汪该工京艺，朴在软20鞭00夹℃涝和1相38腰MP努a压堂力下魂，成贝功实交现无絮添加矿剂S好iC惨陶瓷徒的致铅密烧法结。脑驰研究防表明恳：当围Si挖C粉会末的剑粒径彩小于私0．洒6μ所m时摔，即披使不冤引入墨任何潮添加葡剂，右通过框热等从静压唉烧结妈，在想19性50台℃甩即可税使其训致密烟化。凳如选牲用比词表面肃积为俘24蹄m2谷／g储的S扩iC涌超细队粉，溪采用梨热等茎静压需烧结椒工艺集，在拦18振50经℃术便可偿获得陆高致植密度汁的无压添加产剂S殃iC看陶瓷秆。伶犯另外岭，A醒l2爆O3请是热兽等静龄压烧烤结S畜iC晕陶瓷蜘的有接效添靠加剂榜。而胆C的危添加妖对S纯iC骗陶瓷奋的热桥等静贵压烧携结致记密化厌不起引作用和，过辆量的苏C甚随至会幸抑制建Si斯C陶稀瓷的炭烧结掩。嘉4、留反应诱烧结下：碧挣Si役C的厌反应舰烧结要法最蓝早在鹊美国撑研究柱成功能。反亲应烧第结的疾工艺存过程蒙为：服先将仍α－零Si纸C粉西和石配墨粉绒按比炒例混泽匀，吨经干旁压、雅挤压痛或注捐浆等河方法差制成蔽多孔绘坯体致。在超高温别下与降液态蔽Si编接触局，坯健体中仆的C俯与渗晚入的蓬Si喊反应伐，生握成β宅－S类iC图，并宴与α蜂－S受iC剑相结址合，迹过量垒的S恰i填纵充于延气孔虽，从穗而得旦到无爸孔致金密的蚀反应景烧结叠体。风反应暮烧结泡Si烂C通字常含饺有8甩％的搂游离裳Si劈。因棚此，瞒为保横证渗鸡Si络的完贱全，障素坯初应具轧有足京够的能孔隙忌度。刺一般抵通过彼调整怎最初灰混合达料中京α－颂Si尊C和桂C的召含量鸽，α贷－S禾iC肆的粒匪度级各配，柳C的滥形状遥和粒循度以滥及成楚型压黄力等浙手段笋来获地得适哑当的久素坯扰密度册。翠迅实验亏表明串，采屈用无固压烧柜结、球热压赔烧结迟、热嗽等静各压烧件结和民反应责烧结蔑的S铁iC脏陶瓷美具有牙各异乘的性嘴能特序点。萄如就滨烧结眨密度愤和抗学弯强泡度来务说，龟热压学烧结赵和热父等静念压烧惑结S选iC第陶瓷锁相对碎较多骗，反爪应烧粉结S塞iC懒相对双较低胸。另穗一方暂面，寻Si厘C陶筐瓷的呜力学层性能矛还随披烧结燃添加香剂的膛不同克而不劫同。污无压盘烧结荐、热约压烧福结和豆反应裂烧结鸟Si讨C陶永瓷对术强酸挺、强欺碱具茂有良脱好的改抵抗你力，灯但反碗应烧常结S玉iC晕陶瓷压对H既F等趴超强抽酸的验抗蚀湾性较咳差。解就耐晕高温硬性能员比较部来看充，当煮温度撞低于舟90杀0膀℃直时，匀几乎备所有拌Si么C陶沈瓷强盐度均膨有所橡提高稀；当盟温度用超过窑14蚂00零℃牧时，复反应郊烧结供Si右C陶后瓷抗执弯强回度急促剧下春降。史（这馆是由妻于烧纱结体捧中含加有一达定量应的游倦离S闯i，敲当超额过一拿定温播度抗嫂弯强饱度急谣剧下蝶降所桨致）忽对于牛无压鉴烧结糕和热糠等静看压烧茧结的予Si阿C陶挥瓷，陡其耐将高温壁性能岸主要醉受添镇加剂列种类德的影番响。园付总之基，S旨iC恨陶瓷牙的性另能因萌烧结海方法氏不同虹而不旦同。猪一般社说来劈，无香压烧谷结S筹iC删陶瓷省的综换合性议能优色于反枣应烧奥结的织Si屑C陶息瓷，完但次延于热传压烧岂结和侨热等棚静压罗烧结室的S渡iC蒜陶瓷可。寸氧化稻铝寨的用臣途浇产品屈名称筒主要六品种粮主要侨用途桨普通诚氢氧蜂化铝抛联合筐法氢叨氧化桨铝脂氟化腐盐、葬净水承剂纤拜尔惨法氢走氧化竭铝历氟化为盐、寻净水往剂、赵活性治氧化炸铝糠特种刮氢氧顶化铝辈白色束氢氧技化铝愧阻燃替剂、伸填料逢超白腔氢氧剑化铝烂人造看玛瑙锁、人情造石帝超细够氢氧悬化铝予电缆腰、化欠妆品装、纸睁张填委料韵低铁米氢氧素化铝窝特种决玻璃春、人牺造玛动瑙彻低钠甩氢氧骗化铝热催化歇剂载畜体么活性血氧化姐铝真活性司氧化执铝微甩粉键耐火气材料废结合才剂堆柱状屑活性递氧化竟铝谅催化回剂、务干燥坦剂、复净化势剂芬球状瓶活性败氧化贿铝把催化崖剂、满干燥辈剂、部吸附节剂则高纯道氧化签铝菜高纯巡氧化乎铝蚁钠灯落管、箩荧光馆粉搞高温逼氧化统铝胖低钠棕高温暖氧化医铝语电子趣陶瓷晓、精送细陶伍瓷蛙中钠艇高温嫁氧化盒铝碰结构知陶瓷策低钠控高温头氧化雅铝超鸦细微六粉绿电子逢陶瓷贵、精耻细陶保瓷、殿耐火躁材料胞中钠街高温讨氧化展铝超押细微饰粉皱结构而陶瓷判、耐旺火材泊料卧抛光床研磨民氧化使铝泄不锈犹钢抛里光研让磨暖电工楼氧化抱铝遵高压连开关币环氧务树脂柱绝缘掘件填驴料描拟薄疑水铝沃石报普通娃拟薄游水铝痰石宏催化亏剂、喝粘结文剂直特种提拟薄急水铝嘱石染催化换剂、凑粘结休剂浸沸石告4A跌沸石可洗涤妨助剂疮10滤X沸鸡石避催化巾剂您铝酸兼钠肺铝酸合钠溶牵液红氟化嚼盐迎固体蚁铝酸飘钠挺催化为剂、圣凝聚鸽剂图纯铝边酸钙肠水泥凝纯铝宁酸钙肯水泥盆耐火差材料脚结合烂剂切氧化企铝陶桐瓷氧结构徐陶瓷歉研磨校介质抢精细中陶瓷朱机械世零件胁陶瓷拢原料系主要猾来自继岩石绩，而哗岩石喷大体断都是宣由硅悲和铝自构成地的。扭陶瓷爱也是逆用这奸类岩拖石作腹原料诊，经掀过人衣工加院热使钟之坚筋固，公很类号似火狮成岩编的生旗成。磁因此杨从化热学上涂来说姐，陶往瓷的添成分而与岩蔬石的猾成分平没有讯什么刻大的图区别捐。如革果是排硅和俭铝所胁构成淘的陶纵瓷，廊其主沃要原讯料有帅以下牌几种梯：习1、镇石英脆——校化学贺成分谨是纯此粹的嫌二氧购化硅秩（S锈iO船2）子，又条名硅狭石。订这种刘矿物泄即使维碎成嚼细粉听也无逃粘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