碳化硅致密陶瓷材料研究進展

李孟

【摘 要】如今，碳化硅材料已經在當前社會有了廣泛的使用，主要原因在于其實用性較為顯著，能夠為社會發展起到積極的作用。本文主要就碳化硅致密陶瓷材料的使用及其現實成果進行全面分析，現以其制備方法為重要研究基礎，繼而就其性能實施分析。其次，文中還就其近年來的發展趨勢進行全面的分析探究，以此為碳化硅致密陶瓷的日后發展提供一定的借鑒。

【關鍵詞】碳化硅陶瓷；致密材料；燒結方法

就現階段的陶瓷燒制而言，碳化硅陶瓷具有諸多優點，例如其富有極強的抗氧化性。其次，其高溫強度較其他材料而言具有顯著的優勢。除此之外，它還具有一定的耐磨性。在經過了高溫燒制之后，該材料的熱膨脹系數仍舊比較小，并且其導熱效率比較理想。就其化學特點而言，具有較強的穩定性。目前，碳化硅陶瓷材料已經在諸多行業均有涉及，如建筑以及航空領域等。在諸多領域中，這一材料通常被用于高溫燒制條件下以及將其用于研磨劑等。除此之外，它在精密加工元件方面也有較為最突出的效果。現就高效的制備方法與其性能進行全面探究，從而推動該行業穩步發展。

一、反應燒結法在碳化硅致密陶瓷領域的使用及其性能

在這一化學反應的過程中，主要是炭和硅的反應最終形成碳化硅。具體的操作如下：首先，確保多孔坯體的溫度保持在一千四百五十攝氏度至一千四百七十攝氏度，主要材料為碳顆粒以及碳化硅粉料等。此時高溫下的硅會逐漸熔融，繼而進入到坯體之中。與此同時與碳進行化學反應，最終形成碳化硅。整個過程主要以放熱為主，所以必須積極為原始坯體融入相應量的碳化硅顆粒物。合理管控原始坯體的氣孔率，主要的目的在于確保其空位置會有硅的液相流過。若是對氣孔率無法保證，那么在殘余硅的影響下次，最終便無法完成單相碳化硅陶瓷制備。通常情況下，硅的熔點數值若是低于溫度，則殘余硅便會出現溶解的現象，最終會使得產品強度有所降低。實施燒結事項后，可采用高溫使得陶瓷中的硅原料進行揮發，那么最終的氣孔率會有所增高，并且其強度也會在一定的范圍內。如今，反應燒結技術是較受歡迎的制備方式，并且其促使石英玻璃逐漸被取代。在制備高純碳化硅部件的時候，可采用高純硅以及高純的碳化硅粉材料。

二、無壓燒結法在碳化硅致密陶瓷領域的使用及其性能

所謂的無壓燒結法，指的是借助標準大氣壓的環境中，使得材料與惰性氣體進行反應。這一反應是有美國人發明的，他們觀察到B可促使熱壓燒結碳化硅逐漸趨向于燒結致密化成果。在此基礎上，逐漸將鋁、鐵等元素視為添加劑來進一步實現碳化硅的燒結目標。在一九七五年的時候，專家實驗將C與B與碳化硅坯進行融合，繼而采用無壓固相燒結的方式最終完成碳化硅陶瓷的制作活動。此環節中使用的主要為高純的亞微米級碳化硅粉末，且在其中滲入部分碳與B。通過實驗可得：固相燒結可使得坯體具有致密化效果，相變作用下的碳化硅會實現晶粉變化。而且，斷裂源的大小會影響到陶瓷的強度高低，即便是高溫對其的影響也會比較小。強共價鍵特性以及高熔點均是碳化硅的特性，因此諸多專家便就此實施了多方面的研究。相比較而言β-SiC的生產成本高于α-SiC，所以后者的實用性會更為凸顯。

三、液相燒結法在碳化硅致密陶瓷領域的使用及其性能

在一九七五年，氧化鋁開始被用在碳化硅的燒結環節里，旨在幫助碳化硅坯體逐漸趨向致密化。事實上，氧化鋁經過高溫作用會融合碳化硅材料中的氧化硅實施反應，繼而逐步出現液相狀態。而且其在碳化硅顆粒中會成為晶間相，與此同時借助液相傳質環節可逐漸實現坯體致密化效果。相關專家在實驗的過程中加入了高于百分之三的氧化鋁，并且借助熱等靜壓以及無壓燒結的方式，旨在對其力學性能以及組織實施全面的探究。依據燒結制度，可準確了解到其密度以及強度等。如此一來，便可掌握關于碳化硅陶瓷微觀組織的高效技術，即原位控制技術。

四、火花等離子體燒結法

除以上制備技術之外，還有火花等離子體燒結方式。借助該技術能夠積極完成碳化硅致密陶瓷工作。這一技術是近年來較為流行的燒結技術之一，其具體操作如下：第一步需在石墨模具中加入適當的原料粉體，繼而提升溫度。與此同時，需要采用直流電脈沖以及單軸壓力的方式確保坯體受壓，故而便可在極短時間內實現燒結的目標。事實上，這一措施可以在低溫下進行操作，借此能夠促使碳化硅致密燒結目標實現且能夠確保晶粒生長速率合理。

五、結語

由以上內容可知，如今社會生產環境下對碳化硅材料的使用逐漸普遍化。以上制備方式是較為普遍的方式之一，目前還有頗多的碳化硅致密陶瓷的制作方式。由于制備工藝不同，那么所得的產品效果也會各有不同。實踐可知，該領域的研究前景非常可觀，故而相關專家應積極探索其制備方式以及材料，從而提升現有技術水平。

【參考文獻】

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