碳化硅工業(yè)陶瓷燒結---反應燒結

反應燒結是碳化硅工業(yè)陶瓷燒結的最后一種燒結方式，與其他三種燒結方式相比，它的特點(diǎn)比較顯著(zhù)，科眾陶瓷廠(chǎng)會(huì )在這篇文章中給大家分析一下這四種燒結方式燒結出來(lái)的碳化硅陶瓷的不同性能。

首先讓我們一起來(lái)了解一下什么是反應燒結。

反應燒結：

SiC的反應燒結法最早在美國研究成功。反應燒結的工藝過(guò)程為：先將α－SiC粉和石墨粉按比例混勻，經(jīng)干壓、擠壓或注漿等方法制成多孔坯體。在高溫下與液態(tài)Si接觸，坯體中的Ｃ與滲入的Si反應，生成β－SiC，并與α－SiC相結合，過(guò)量的Si填充于氣孔，從而得到無(wú)孔致密的反應燒結體。反應燒結SiC通常含有８％的游離Si。因此，為保證滲Si的完全，素坯應具有足夠的孔隙度。一般通過(guò)調整最初混合料中α－SiC和Ｃ的含量，α－SiC的粒度級配，Ｃ的形狀和粒度以及成型壓力等手段來(lái)獲得適當的素坯密度。

反應燒結SiC又稱(chēng)自結合SiC，是通過(guò)多孔坯件同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應,使坯件質(zhì)量增加,孔隙減小,并燒結成具有一定強度和尺寸精度的成品的工藝。是由α—SiC粉和石墨按一定比例混臺成坯體后，并加熱到1650 ℃左右，同時(shí)熔滲 Si或通過(guò)氣相Si滲入坯體，使之與石墨起反應生成β—SiC，把原先存在的α—SiC顆粒結合起來(lái)。 如果滲Si完全，就可得到完全致密、無(wú)尺寸收縮的反應燒結體。同其它燒結工藝比較,反應燒結在致密過(guò)程中的尺寸變化小,可以制造尺寸精確的制品，但燒結體中相當數量SiC的存在，使得反應燒結的SiC陶瓷高溫性能較差。 反應燒結或反應成型是通過(guò)多孔坯件同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應，使坯件質(zhì)量增加，孔隙減小，并燒結成具有一定強度和尺寸精度的成品的工藝。同其他燒結工藝比較，反應燒結有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

①反應燒結時(shí)，質(zhì)量增加，普通燒結過(guò)程也可能發(fā)生化學(xué)反應，但質(zhì)量不增加。

②燒結坯件不收縮，尺寸不變，因此，可以制造尺寸精確的制品。普通燒結坯件一般發(fā)生體積收縮。

③普通燒結物質(zhì)遷移發(fā)生在顆粒之間，在顆粒尺度范圍內，而反應燒結的物質(zhì)遷移過(guò)程發(fā)生在長(cháng)距離范圍內，反應速度取決于傳質(zhì)和傳熱過(guò)程。

④液相反應燒結工藝，在形式上，同粉末冶金中的熔浸法相似．但是，熔浸法中的液相和固相不發(fā)生化學(xué)反應，也不發(fā)生相互溶解，或只允許有輕微的溶解度。

反應燒結氮化硅工業(yè)陶瓷是硅粉多孔坯件在1400℃左右和氮氣反應形成的。在反應過(guò)程中，隨著(zhù)連通氣孔的減少，氮氣擴散困難，反應很難進(jìn)行徹底。因此，反應燒結氮化硅坯件厚度受到限制，相對密度也難達到90%。影響反應過(guò)程的因素有坯件原始密度、硅粉粒度和坯件厚度等。對于粗顆粒硅粉，氮氣的擴散通道少，擴散到硅顆粒中心需要時(shí)間長(cháng)，因此反應增重少，反應的厚度薄，坯件原始密度大也不利于反應。

反應燒結氮氧化硅的坯件由Si、SiO2和CaF2（或CaO、MgO等）組成，同氮反應生成Si2ON2。在反應燒結時(shí)，CaO、MgO等同SiO2形成玻璃相。氮溶解于熔融玻璃中，Si2ON2晶體從被氮飽和的玻璃相中析出，反應燒結氮氧化硅的密度可以大于90%。氮氧化硅對氯化物和氧氣的抗腐蝕性好，已用作電解池內襯，用于A(yíng)ICI3電解制鋁、ZnCl2電解制鋅。反應燒結碳化硅是SiC-C多孔坯由液相硅浸漬而制成。 采用無(wú)壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結和反應燒結的SiC陶瓷具有各異的性能特點(diǎn)。如就燒結密度和抗彎強度來(lái)說(shuō)，熱壓燒結和熱等靜壓燒結SiC陶瓷相對較多，反應燒結SiC相對較低。

另一方面，SiC陶瓷的力學(xué)性能還隨燒結添加劑的不同而不同。無(wú)壓燒結、熱壓燒結和反應燒結SiC陶瓷具有耐腐蝕陶瓷的性能，對強酸、強堿具有良好的抵抗力，但反應燒結SiC陶瓷對HF等超強酸的抗蝕性較差。就耐高溫陶瓷性能比較來(lái)看，當溫度低于900℃時(shí)，幾乎所有SiC陶瓷強度均有所提高；當溫度超過(guò)1400℃時(shí)，反應燒結SiC陶瓷抗彎強度急劇下降。（這是由于燒結體中含有一定量的游離Si，當超過(guò)一定溫度抗彎強度急劇下降所致）對于無(wú)壓燒結和熱等靜壓燒結的SiC陶瓷，其耐高溫性能主要受添加劑種類(lèi)的影響。