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碳化硅陶瓷常用的烧结技术

来源:深圳市秒准测量技术有限公司   2023年12月22日 16:52  

碳化硅作为一种重要的结构陶瓷材料,凭借其优异的高温力学强度、高硬度、高弹性模量、高耐磨性、高导热性、耐腐蚀性等性能,不仅应用于高温窑具、燃烧喷嘴、热交换器、密封环、滑动轴承等传统工业领域,还可作为装甲材料、空间反射镜、半导体晶圆制备中夹具材料及核燃料包壳材料。


碳化硅陶瓷的烧结过程非常重要,经过众多研究者研究和探索工作,先后发展了各种烧结技术,包括反应烧结、常压烧结、重结晶烧结、热压烧结、热等静压烧结,以及近二十年来的新型烧结技术,如放电等离子烧结、闪烧、振荡压力烧结技术等。


重结晶烧结

上世纪80年代,Kriegesmann通过注浆成型制备生坯,于2450℃制备出性能优异的重结晶碳化硅(RecrystallizedSiliconCarbide,RSiC)陶瓷材料,而后很快由德国FCT公司及美国诺顿(Norton)公司实行大规模生产。重结晶SiC陶瓷材料是不同粒径的SiC颗粒以一定比列级配后成型为素坯,素坯中细颗粒可均匀分布于粗颗粒之间的孔隙中,然后在2100℃以上的高温及一定流量的保护气氛下,SiC细颗粒逐渐蒸发后在粗颗粒接触点处凝聚淀析,直到细颗粒消失。这种蒸发-凝聚机理作用的结果,使得在颗粒的颈部形成新的晶界,从而造成细颗粒被迁移,形成大颗粒之间的连桥结构及具有一定气孔率的烧结体。


反应烧结

反应烧结碳化硅最早由P.Popper在上世纪50年代提出,其工艺过程是将碳源和碳化硅粉混合,通过注浆成型,干压或冷等静压成型制备出坯体,然后进行渗硅反应,即在真空或惰性气氛下将坯体加热至1500℃以上,固态硅熔融成液态硅,通过毛细管作用渗入含气孔的坯体。液态硅或硅蒸气与坯体中C之间发生化学反应,原位生成的β-SiC与坯体中原有SiC颗粒结合,形成反应烧结碳化硅陶瓷材料。


常压烧结

常压烧结碳化硅是在不施加外部压力的情况下,即通常在1.01×105Pa压力和惰性气氛条件下,通过添加合适的烧结助剂,在2000~2150℃间,可对不同形状和尺寸的样品进行致密化烧结。碳化硅的常压烧结可分固相烧结和液相烧结两种工艺。


固相常压烧结碳化硅能够达到较高的致密度3.10~3.15g/cm3,且没有晶间的玻璃相,拥有出色的高温力学性能,其使用温度能达到1600℃。但是须注意固相烧结碳化硅的烧结温度过高时,可能导致其晶粒过大而降低材料的抗弯强度。


液相常压烧结碳化硅的出现进一步拓展了碳化硅陶瓷材料的应用范围。液相烧结中液相的出现通常通过单个组分的熔化、两个或多个组分的共晶形成。液相的产生提供了高扩散率路径从而来提高烧结速度,所以液相烧结具有比固态烧结温度低的优点,且晶粒尺寸小,残留在晶间的液相将碳化硅陶瓷的断裂模式从穿晶断裂改变为沿晶断裂,从而提高了材料的抗弯强度及断裂韧性。SiC的常压烧结技术已趋于成熟,其优势在于生产成本较低,对产品的形状尺寸没有限制,特别是固相烧结SiC陶瓷的致密度高,显微结构均匀,材料综合性能优异。工业上应用广泛的耐磨损耐腐蚀的密封环、滑动轴承等主要为常压烧结碳化硅。

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碳化硅陶瓷密度计在外观和内置操作都进行了全面升级,全彩4.3寸触摸屏、Type-C充电接口、USB通信接口、根据:GB/T13531、T5526、T5009、ASTM、JIS、ISO等规范。结合现代微电子技术进行设计制造,属于数显式触摸屏电子密度计。测试仪主要是由称重部分、密度测试配件以及密度测量软件部分组成,通过将测量公式原理引进密度测试软件的程序逻辑顺序内,以代码的形式表现,实现自动化测量。

碳化硅陶瓷比重计MAYB303

称重范围:0.001-300g

密度精度:0.0001g/cm3

密度范围:0.001~99.999g/cm3

传感器类型:日本高速称重传感器

测试步骤

1、将样品放入测量台,测空气中重量,按保存键保存。

2、将样品放入水中测水中重量,按保存键保存,显示密度值。

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