SiC 存在于陨石中,在自然界中几乎不存在; 因此,工业应用的碳化硅粉末是热合成的。 工业生产碳化硅的主要方法是石英砂(二氧化硅)与焦炭(C)直接电还原(在电阻炉中),通常在1900℃或更高的温度下,此时发生的化学反应为:SiO2+3C=SiC+2CO。制备高温碳化硅陶瓷的主要方法有烧结碳化硅、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结等。 表1显示了各种烧结方法和物理性能
Sintering
方法 |
烧结碳化硅 | Hot pressing
烧结 |
thermal isostasis
压制烧结 |
Reaction
烧结 |
堆积密度(g/cm3) | 3.12 | 3.21 | 3.21 | 3.05 |
断裂韧性(MPa-m1/2) | 3.2 | 3.2 | 3.8 | 3.0 |
弯曲强度(MPa)20℃ 1400℃ | 410 | 640 | 640 | 380 |
410 | 650 | 610 | 300 | |
弹性模量(GPa) | 410 | 450 | 450 | 350 |
热膨胀系数 (10 – 6/ K) | 4.7 | 4.8 | 4.7 | 4.5 |
Thermal conductivity ( W/ m -K) 20℃
1000℃ |
110 | 130 | 220 | 140 |
45 | 45 | 50 | 50 |
表1:SiC陶瓷的烧结方法和物理性能
烧结碳化硅被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法,采用常压烧结工艺可以生产大尺寸、复杂形状的SiC陶瓷。 GE通过在含微量氧(氧含量小于0.2%)的高纯β-SiC中添加硼和碳,在惰性气氛中于2000℃下烧结,成功获得了2020℃下密度高于98%的烧结碳化硅。 以Y2O3和Al2O3为烧结助剂,以熔点较低的YA G(Y3Al5O12)为基本配方元素,在1850 ℃下烧结得到抗弯强度和断裂韧性分别为707和10.7的SiC陶瓷。 山东硅酸盐研究设计院刘宝英等添加适量Al2O3和Y2O3作为烧结助剂,采用浆料成型工艺,在1780℃下生产出相对密度97%的细化SiC复合陶瓷,可满足机械工业生产的需要。密封件和耐磨陶瓷。 但到目前为止,对这种碳化硅陶瓷的研究还不是很深入,有待进一步发展。