大同碳化硅制作出來(lái)的碳化硅陶瓷
作者：admin 發(fā)布日期：2017/10/17 關(guān)注次數(shù)：
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我們可能不太明白什么是大同碳化硅，下面為大家介紹下，我們還可以用碳化硅制作成碳化硅陶瓷，也讓我們來(lái)看下碳化硅陶瓷的制備。
碳化硅是一種人造材料，分子式為SiC，隕石及地殼上偶然存在碳化硅。碳化硅分子量為40.07，密度為3.16～3.2g/cm3。SiC具有α和β兩種晶型，當(dāng)溫度低于1600℃時(shí)，SiC以β-SiC形式存在，當(dāng)高于1600℃時(shí)，β-SiC轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC的形式。
碳化硅以共價(jià)鍵為主，共價(jià)鍵約占88%。晶格的基本結(jié)構(gòu)是互相穿插的SiC4和CSi4四面體。由于四面體堆積次序的不同形成不同的結(jié)構(gòu)，至今已發(fā)現(xiàn)幾百種變體，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等。
碳化硅的化學(xué)穩(wěn)定性與其氧化特性有密切關(guān)系，碳化硅本身很容易氧化，但它氧化之后形成了一層二氧化硅薄膜，氧化進(jìn)程逐步被阻礙。
在空氣中，碳化硅于800℃時(shí)就開(kāi)始氧化，但很緩慢；隨著溫度升高，則氧化速度急速加快。碳化硅的氧化速率，在氧氣中比在空氣中快1.6倍；氧化速率的速度隨著時(shí)間推移而減慢。
近年來(lái)，在高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的超細(xì)碳化硅粉體制備的方法，主要?dú)w為三種：固相法、液相法和氣相法。
a 固相法主要包括以下幾種：
碳熱還原法、Si與C直接反應(yīng)法（包括高溫自蔓延合成法和機(jī)械合金化法）。
b 液相法主要包括以下幾種：
溶膠—凝膠法、聚合物熱分解法和溶劑熱法。
c 氣相法主要包括以下幾種：
氣相反應(yīng)沉積法（CVD）、等離子體法、激光誘導(dǎo)氣相法。
2碳化硅陶瓷的制備
碳化硅是一種典型的共價(jià)鍵結(jié)合的穩(wěn)定化合物，加上其擴(kuò)散系數(shù)低，很難用常規(guī)的燒結(jié)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)致密化，必須通過(guò)添加一些燒結(jié)助劑來(lái)降低表面能或增加外界壓力來(lái)達(dá)到燒結(jié)。
a.反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷
這種方法是以α-SiC和C為原料，加入適量的粘結(jié)劑進(jìn)行成型和千燥處理，然后放入含有Si的埋料中。當(dāng)坯體在爐內(nèi)受熱超過(guò)1400℃時(shí)，坯體周?chē)腟i熔融，或以液態(tài)，或以氣態(tài)透入到坯體的毛細(xì)管中，同坯體中的C反應(yīng)生成SiC。產(chǎn)生的SiC逐漸填充坯體中的孔隙，并把原有的α-SiC連結(jié)起來(lái)，最后達(dá)到制品的致密化，并獲得強(qiáng)度。
b.熱壓燒結(jié)碳化硅陶瓷
熱壓燒結(jié)即在燒結(jié)過(guò)程中施加一定的壓力，壓力的存在使原子擴(kuò)散速率增大，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力增加，從而加快燒結(jié)過(guò)程。然而，在高壓條件下，燒結(jié)體中會(huì)出現(xiàn)垂直于壓力方向定向生長(zhǎng)的晶粒，為避免這種現(xiàn)象，可以選用熱等靜壓燒結(jié)的方法。
c.無(wú)壓燒結(jié)碳化硅陶瓷
碳化硅是一種人造材料，分子式為SiC，隕石及地殼上偶然存在碳化硅。碳化硅分子量為40.07，密度為3.16～3.2g/cm3。SiC具有α和β兩種晶型，當(dāng)溫度低于1600℃時(shí)，SiC以β-SiC形式存在，當(dāng)高于1600℃時(shí)，β-SiC轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC的形式。
碳化硅以共價(jià)鍵為主，共價(jià)鍵約占88%。晶格的基本結(jié)構(gòu)是互相穿插的SiC4和CSi4四面體。由于四面體堆積次序的不同形成不同的結(jié)構(gòu)，至今已發(fā)現(xiàn)幾百種變體，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC等。
碳化硅的化學(xué)穩(wěn)定性與其氧化特性有密切關(guān)系，碳化硅本身很容易氧化，但它氧化之后形成了一層二氧化硅薄膜，氧化進(jìn)程逐步被阻礙。
在空氣中，碳化硅于800℃時(shí)就開(kāi)始氧化，但很緩慢；隨著溫度升高，則氧化速度急速加快。碳化硅的氧化速率，在氧氣中比在空氣中快1.6倍；氧化速率的速度隨著時(shí)間推移而減慢。
純碳化硅是無(wú)色透明的結(jié)晶，工業(yè)碳化硅有無(wú)色、淡黃色、淺綠色、深綠色、淺藍(lán)色、深藍(lán)色及黑色，透明程度歲顏色加深依次降低。磨料行業(yè)把碳化硅按色澤分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩類(lèi)。其中無(wú)色至深綠色歸入綠色碳化硅類(lèi)，淺藍(lán)色至黑色歸入黑色碳化硅類(lèi)。黑色和綠色這兩種碳化硅機(jī)械性能略有不同，綠色碳化硅較脆，制成的磨具富于自銳性；黑碳化硅較韌，因此這兩種碳化硅用途也有所不同。
二.大同碳化硅制作的碳化硅陶瓷的制備
近年來(lái)，在高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的超細(xì)碳化硅粉體制備的方法，主要?dú)w為三種：固相法、液相法和氣相法。
a 固相法主要包括以下幾種：
碳熱還原法、Si與C直接反應(yīng)法（包括高溫自蔓延合成法和機(jī)械合金化法）。
b 液相法主要包括以下幾種：
溶膠—凝膠法、聚合物熱分解法和溶劑熱法。
c 氣相法主要包括以下幾種：
氣相反應(yīng)沉積法（CVD）、等離子體法、激光誘導(dǎo)氣相法。
2碳化硅陶瓷的制備
碳化硅是一種典型的共價(jià)鍵結(jié)合的穩(wěn)定化合物，加上其擴(kuò)散系數(shù)低，很難用常規(guī)的燒結(jié)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)致密化，必須通過(guò)添加一些燒結(jié)助劑來(lái)降低表面能或增加外界壓力來(lái)達(dá)到燒結(jié)。
a.反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷
這種方法是以α-SiC和C為原料，加入適量的粘結(jié)劑進(jìn)行成型和千燥處理，然后放入含有Si的埋料中。當(dāng)坯體在爐內(nèi)受熱超過(guò)1400℃時(shí)，坯體周?chē)腟i熔融，或以液態(tài)，或以氣態(tài)透入到坯體的毛細(xì)管中，同坯體中的C反應(yīng)生成SiC。產(chǎn)生的SiC逐漸填充坯體中的孔隙，并把原有的α-SiC連結(jié)起來(lái)，最后達(dá)到制品的致密化，并獲得強(qiáng)度。
b.熱壓燒結(jié)碳化硅陶瓷
熱壓燒結(jié)即在燒結(jié)過(guò)程中施加一定的壓力，壓力的存在使原子擴(kuò)散速率增大，燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力增加，從而加快燒結(jié)過(guò)程。然而，在高壓條件下，燒結(jié)體中會(huì)出現(xiàn)垂直于壓力方向定向生長(zhǎng)的晶粒，為避免這種現(xiàn)象，可以選用熱等靜壓燒結(jié)的方法。
c.無(wú)壓燒結(jié)碳化硅陶瓷
無(wú)壓燒結(jié)被認(rèn)為是SiC燒結(jié)最有前途的燒結(jié)方法，通過(guò)無(wú)壓燒結(jié)工藝可以制備出復(fù)雜形狀和大尺寸的SiC部件。根據(jù)燒結(jié)機(jī)理的不同，無(wú)壓燒結(jié)又可分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。
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