碳化硅陶瓷的无压烧结及性能

碳化硅陶瓷作为一种具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗热震的高性能特种陶瓷材料广泛应用于航空航天、电力电子、机械工业、石油化工等许多领域。由于碳化硅原料共价键占80%左右，因此很难在常压下烧结致密。为了使碳化硅陶瓷烧结，常常采用反应烧结、热压烧结等方法烧结制品，但是制品的性能也不尽理想。近年来随着碳化硅制品烧结理论的发展，微粉性能的提高，烧结助剂的多样化和深入研究，采用无压烧结工艺烧结高性能碳化硅制品的工艺开始发展完善。碳化硅制品无压烧结法，工艺简单、成本低廉，烧结后的制品性能优良，从而成为一种很有发展前途的烧结方法。

通过实验研究发现，碳化硅陶瓷的最佳成型压力为140MPa,最佳保压时间为90s；粘结剂最佳用量为无聊总质量的3%；含有C\B4C元素作为烧结助剂的碳化硅陶瓷烧结属于固相烧结，烧结过程主要由扩散机制控制，最佳烧结温度为2150℃；含有Al₂O₃、K2O、Na2O、MgO等金属氧化物作为烧结助剂的碳化硅陶瓷烧结属于液相烧结，烧结过程主要由界面反应控制，最佳烧结温度为1350℃。实验制备所得碳化硅陶瓷的最大密度为3.16g/cm3（相对密度98.75%），最大抗压强度为550MPa。结果表明：添加适当含量的C+B4C烧结助剂的碳化硅无压烧结工艺简单且易于控制，陶瓷烧结后相比于生坯有30%左右的体积收缩，可以获得致密度较高、力学性能较好的碳化硅特种陶瓷。