機械粉碎法制備β-SiC納米粉體及其特性分析

鄧麗榮，王曉剛,,3，華小虎，陸樹河,3，王嘉博，王行博

碳化硅(SiC)是一種人造材料。因為具有88%的共價鍵和12%的離子鍵，SiC具備化學穩定性、高溫強度、高熱導率、高耐磨性、寬禁帶、高電場擊穿強度等良好特性，在航空、航天、汽車、機械、電子、化工、特種陶瓷、半導體等工業領域具有廣泛的應用前景[1-2]。迄今為止，被確認的SiC多型結構已超過200多種，常見的有3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC和15R-SiC等[3]。其中，唯一具有立方等軸結構的3C-SiC多型體也被稱為β-SiC，其余多型體則統稱為α-SiC。

β-SiC納米粉體由于在硬度、耐磨性、導熱、燒結活性等方面性能比α-SiC更為優異，在復合材料、涂層、先進陶瓷等應用方面受到了眾多的關注[4]。Tebyani等[5]發現加入納米SiC顆粒可顯著提高焊縫的機械性能和硬度。Salcha等[6]研究發現，納米級SiC材料去除率可比微米級SiC提高12.12%。Ma等[7]研究發現平均粒徑為48.56 nm的納米SiC粉具有較好的燒結活性，在1 850 ℃熱壓燒結條件下可獲得99.2%的相對密度和高達580 MPa的彎曲強度。

納米β-SiC的制備有多種方法，如溶膠凝膠法、等離子體法、化學氣相沉積法、聚合物熱分解法、電弧放電法、自蔓延高溫合成法等[8-12]，這些方法雖然都能制備出β-SiC納米粉體，但由于存在技術成熟度不高、制備成本高、產量低、產品穩定性差等問題，難以實現大批量工業化生產。

機械粉碎法制備β-SiC納米粉體投資少、效率高、工藝簡單、易于形成生產規模，在納米粉體批量制備方面有巨大的應用前景。由于β-SiC強度高、硬度高等原因，鮮見采用機械粉碎法制備高純度的β-SiC納米粉體的研究報道。張廣強等[13]以單質硅和石墨的混合粉體為初始原料，利用高能機械球磨法制備出了平均粒徑約為12 nm的β-SiC納米粉體，但粉體結晶性差、雜質含量比較高。……