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碳化硅陶瓷的三种制备方法及应用!
添加时间:2021-01-02
  碳化硅陶瓷具有优异的高温力学性能、强抗氧化性、良好的耐磨性、良好的热稳定性和高热导率,广泛应用于石油、化工、汽车、矿业等领域。关于碳化硅陶瓷的制备方法,边肖总结了超细碳化硅粉末和碳化硅陶瓷的制备方法!

  1.超细碳化硅粉末的制备方法;

  近年来,高科技领域发展起来的超细碳化硅粉末的制备方法主要分为三种:固相法、液相法和气相法。

  固态法主要包括以下几种:碳热还原法、硅和碳的直接反应法(包括高温自蔓延合成法和机械合金化法)。

  液相法主要包括溶胶-凝胶法、聚合物热分解法和溶剂热法。

  气相法主要包括以下几种:化学气相沉积法、等离子体法和激光诱导气相法。

  2.碳化硅陶瓷的制备方法;

  碳化硅是一种典型的稳定的共价键化合物,由于其扩散系数低,很难通过常规烧结方法实现致密化。烧结必须通过添加一些烧结助剂来降低表面能或增加外部压力来实现。

  a、反应烧结碳化硅陶瓷,以-SiC和C为原料,加入适量粘结剂成型干燥,然后放入含Si的埋料中。当坯体在炉中加热到1400以上时,坯体周围的Si熔化,或以液态或气态渗入坯体的毛细管,与坯体中的C反应形成SiC。生成的碳化硅逐渐填充坯体中的孔隙,并与原始-碳化硅连接,最终实现产品的致密化,获得强度。

  b、热压烧结碳化硅陶瓷,即在烧结过程中施加一定的压力,增加原子扩散速率和烧结驱动力,从而加快烧结过程。但在高压条件下,烧结体中会出现垂直于压力方向生长的晶粒。为了避免这种现象,可以采用热等静压烧结。

  碳化硅陶瓷的无压烧结,无压烧结被认为是碳化硅烧结最有前途的烧结方法,无压烧结工艺可以制备形状复杂、尺寸大的碳化硅零件。根据烧结机理的不同,无压烧结可分为固相烧结和液相烧结。

  碳化硅陶瓷的应用:

  1.碳化硅陶瓷球,精密球是圆度仪、陀螺仪、轴承和精密测量中的重要部件,经常作为精密测量的基准,在精密设备和精密加工中起着非常重要的作用。目前,精密球主要由金属制成,但也存在耐磨性差、温度引起的变形大等问题。陶瓷球因其重量轻、硬度高、耐磨、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小而被广泛应用于精密轴承等零件。2.碳化硅磨具,硬度高,可制成各种砂轮、砂纸、磨料,主要用于机械加工行业。碳化硅的莫氏硬度为9.2 ~ 9.6,仅次于金刚石和碳化硼。

  3.碳化硅基复合材料,由于陶瓷材料固有的脆性,限制了其在航空航天等高科技领域的应用,因此我们非常重视碳化硅材料的增韧研究;碳化硅编织物增韧不仅可以提高陶瓷材料的韧性,还可以不同程度地提高材料的强度和模量。碳化硅基复合材料因其高韧性、高强度和优异的抗氧化性而被广泛应用于航空航天领域的高温热结构。

  以上介绍了碳化硅陶瓷的三种制备方法及其应用。需要注意的是,纯碳化硅是无色的,但是工业碳化硅由于游离碳、铁、硅等一些杂质的存在,往往会有黄色、黑色、深绿色、浅绿色等不同的颜色。
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