碳化硅陶瓷是非氧化物陶瓷材料，不含任何的金屬元素，由碳與硅元素結合而成，類(lèi)似金剛石的粒子結構，所以是具有高強度，硬度以及耐高溫耐腐蝕陶瓷。工業(yè)陶瓷也是屬于非氧化物陶瓷中運用最廣泛的陶瓷。
碳化硅陶瓷因其制備工藝不同，性能差異較大，應用領(lǐng)域也各異，但主要是利用其耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特性，用作高溫結構材料、耐火材料、機械密封用耐磨材料、抗酸堿的耐腐蝕材料和高溫熱交換材料等。
碳化硅陶瓷因其制備工藝不同，性能差異較大，應用領(lǐng)域也各異，但主要是利用其耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特性，用作高溫結構材料、耐火材料、機械密封用耐磨材料、抗酸堿的耐腐蝕材料和高溫熱交換材料等。
碳化硅陶瓷根據結合劑或燒結助劑的種類(lèi)可分為氧化物結合、氮化物結合、反應結合、液相燒結、固相燒結和再結晶等不同類(lèi)型，其性能和使用溫度也差異較大。
a 氧化物結合碳化硅陶瓷工藝及應用
主要以二氧化硅微粉為結合劑，與碳化硅顆粒表面的氧化層反應形成無(wú)定形二氧化硅，將碳化硅顆粒結合為整體，其燒成溫度通常為1400-1450℃，可在氧化氣氛下燒成。氧化物結合碳化硅陶瓷中碳化硅的質(zhì)量分數約90%，室溫抗彎強度為50-80MPa，由于結合劑為二氧化硅，在800℃以上強度開(kāi)始下降，最高使用溫度不超過(guò)1400℃，主要用作耐火材料、窯具材料、高溫過(guò)濾材料等。
主要以二氧化硅微粉為結合劑，與碳化硅顆粒表面的氧化層反應形成無(wú)定形二氧化硅，將碳化硅顆粒結合為整體，其燒成溫度通常為1400-1450℃，可在氧化氣氛下燒成。氧化物結合碳化硅陶瓷中碳化硅的質(zhì)量分數約90%，室溫抗彎強度為50-80MPa，由于結合劑為二氧化硅，在800℃以上強度開(kāi)始下降，最高使用溫度不超過(guò)1400℃，主要用作耐火材料、窯具材料、高溫過(guò)濾材料等。
b 氮化物結合碳化硅陶瓷工藝及應用
以碳化硅粉體為主要原料，加入一定量硅粉（一般不超過(guò)15%），充分混合后在氮氣氣氛下燒結，在燒結過(guò)程中硅粉與氮氣發(fā)生反應生成的氮化硅將碳化硅顆粒結合為整體而得到的。氮化物結合碳化硅陶瓷的抗彎強度為100-200MPa，1000℃時(shí)其強度開(kāi)始下降。由于制品中殘留有少量硅，最高使用溫度不超過(guò)1500℃。
以碳化硅粉體為主要原料，加入一定量硅粉（一般不超過(guò)15%），充分混合后在氮氣氣氛下燒結，在燒結過(guò)程中硅粉與氮氣發(fā)生反應生成的氮化硅將碳化硅顆粒結合為整體而得到的。氮化物結合碳化硅陶瓷的抗彎強度為100-200MPa，1000℃時(shí)其強度開(kāi)始下降。由于制品中殘留有少量硅，最高使用溫度不超過(guò)1500℃。
c 反應結合碳化硅陶瓷工藝及應用
將碳化硅粉與一定量的碳粉混合均勻后在非氧化性氣氛下進(jìn)行液相滲硅（1400-1450℃），使液相硅與坯體中的碳反應生成碳化硅，將坯體中的碳化硅顆粒結合為整體而得到的。由于反應產(chǎn)物為碳化硅，且滲硅后降低了氣孔率，反應結合碳化硅陶瓷的抗彎強度可達300-500MPa，但由于制品中會(huì )殘留較多的硅，在1000℃時(shí)強度開(kāi)始下降，其最高使用溫度不超過(guò)1400℃
將碳化硅粉與一定量的碳粉混合均勻后在非氧化性氣氛下進(jìn)行液相滲硅（1400-1450℃），使液相硅與坯體中的碳反應生成碳化硅，將坯體中的碳化硅顆粒結合為整體而得到的。由于反應產(chǎn)物為碳化硅，且滲硅后降低了氣孔率，反應結合碳化硅陶瓷的抗彎強度可達300-500MPa，但由于制品中會(huì )殘留較多的硅，在1000℃時(shí)強度開(kāi)始下降，其最高使用溫度不超過(guò)1400℃
d 無(wú)壓燒結碳化硅陶瓷工藝及應用
無(wú)壓燒結碳化硅陶瓷是一種致密燒結材料，相對密度可達99%，彎強度為400-600MPa。制備方法包括以氧化鋁和氧化釔為燒結助劑的液相燒結和以硼和碳為燒結助劑的固相燒結。
無(wú)壓燒結碳化硅陶瓷是一種致密燒結材料，相對密度可達99%，彎強度為400-600MPa。制備方法包括以氧化鋁和氧化釔為燒結助劑的液相燒結和以硼和碳為燒結助劑的固相燒結。
液相燒結助劑的添加量為6%-12%，燒結溫度在1800-2000℃之間；氧化鋁和氧化釔物質(zhì)的量比一般控制在5：3，以便在燒結過(guò)程中能形成釔鋁石榴石（Y3Al5O12YAG）晶相，以提高其高溫性能。固相燒結碳化硅陶瓷中硼和碳的添加量一般不超過(guò)２％，燒結溫度為2150-2250℃，通過(guò)固相擴散實(shí)現致密燒結。
由于燒結助劑用量少，且在燒結過(guò)程中不產(chǎn)生液相，因而固相燒結碳化硅陶瓷具有較好的高溫性能，其抗彎強度隨著(zhù)溫度的升高呈增大趨勢，當溫度達到1400℃以后才開(kāi)始下降，該陶瓷可在1600℃下長(cháng)期使用。
e 再結晶碳化硅(RSiC)陶瓷
一種不添加任何燒結助劑的高純度碳化硅材料，其純度可達99.5%它通過(guò)將粒徑為50-100mm的碳化硅粗顆粒和0.5-2mm的細顆粒按一定比例混合并加入成型助劑成型，然后在氬氣氣氛中于2300-2400℃高溫下燒結而成。
一種不添加任何燒結助劑的高純度碳化硅材料，其純度可達99.5%它通過(guò)將粒徑為50-100mm的碳化硅粗顆粒和0.5-2mm的細顆粒按一定比例混合并加入成型助劑成型，然后在氬氣氣氛中于2300-2400℃高溫下燒結而成。
RSiC在空氣環(huán)境中最高使用溫度可達1700℃，廣泛應用于高溫窯具、噴嘴、太陽(yáng)能熱轉換器、柴油車(chē)尾氣凈化裝置及金屬冶煉設備等對材料性能要求極為苛刻的制品上。此外，因再結晶碳化硅陶瓷具有良好的導熱性及半導體性質(zhì)，還在高溫領(lǐng)域作為熱交換材料、點(diǎn)火元件等功能材料使用。
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本文“非氧化物工業(yè)陶瓷材料中運用最廣的---碳化硅陶”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2019-03-16 17:08:34
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