特種陶瓷課件54碳化物陶瓷20091113-在線瀏覽
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【正文】 各種碳化物主要性能碳化物晶系 熔點(diǎn) /oC 密度/gcm 熱導(dǎo) 率/WK1硬度莫氏 顯 微硬度/GPaSiC（α） 六方 105~1013 SiC（β） 立方2100(相 變 ) 107~200 B4C 六方 2450 ~ TiC 立方 3160 ~ 89 HfC 立方 3887 ZrC 立方 3570 7x105 89 WC 立方 2865 9 各種材料的硬度比較 金剛石立方氮化硼碳化硼含釩高速鋼碳化硅碳化鎢氧化鋁硬質(zhì)合金高速鋼水晶淬火鋼硬度n本節(jié)重點(diǎn)介紹 SiC、 B4C、TiC這三種最重要的高溫碳化物結(jié)構(gòu)陶瓷材料。n SiC有多種晶型，低溫型為立方相 ?SiC， 2100℃ 向高溫型 aSiC轉(zhuǎn)變。 SiC是應(yīng)用最廣泛的非氧化物陶瓷。 1) 化合法 將單質(zhì) Si和 C在碳管電爐中直接化合而成，其反應(yīng)式如下：Si＋ C → ?SiC 2) 碳熱還原法 這種方法是由氧化硅和碳反應(yīng)生成碳化物，反應(yīng)式如下： SiO2＋ C→SiO(g) ＋ CO(g) SiO繼續(xù)被碳還原： SiO＋ 2C→ SiC＋ CO(g) 3) 氣相沉積法n 氣相沉積法可以分為化學(xué)氣相沉積法 (CVD)和物理氣相沉積法 (PVD)。 PVD法 主要利用了蒸發(fā)－冷凝機(jī)理 (如電弧法 )；而 CVD法 則是利用硅的鹵化物 (SiX)和碳?xì)浠?CnHm)及氫氣在發(fā)生分解的同時(shí)，相互反應(yīng)生成SiC。合成SiC的起始材料有聚碳硅烷、聚硅烷和聚碳氧硅烷等。n 以高純硅和天然石墨為原料 (Si/C=:1)，采用自蔓延工藝，在石墨爐中于 1300℃ 下反應(yīng)大約 ，得到了 ?SiC粉體。 6) 溶膠 凝膠法n 有學(xué)者以硅溶膠和碳黑為原料，采用氨解無(wú)機(jī)溶膠 凝膠工藝獲得了粒徑為 50nm左右的單分散球形 SiC粒子 ， 如圖541所示 。 圖 541氨解無(wú)機(jī)溶膠 凝膠工 藝制 備 的 單 分散 納 米 SiC粒子的TEM照片碳化硅陶瓷制造工藝（ 1）熱壓燒結(jié)n 將 SiC粉末加入添加劑，置于石墨模具中，在 1950℃ 和20MPa以上壓力下進(jìn)行燒結(jié)，可獲得接近理論密度的SiC制品。n 目前廣泛采用的添加劑有： Al2O3， AlN， BN， B4C，B， B+C等。 （ 2）常壓燒結(jié)（ pressureless sintering）v 實(shí)際情況表明，若采用高純超細(xì)粉料，選擇合理的工藝、相組成以及適當(dāng)?shù)奶砑觿軌蛲ㄟ^(guò)常壓燒結(jié)途徑得到高密度的 SiC制品。（ 3） 反應(yīng)燒結(jié)（ reaction sintering）v 反應(yīng)燒結(jié) SiC又稱自結(jié)合 SiC， 是由 αSiC粉和石墨粉按一定比例混合壓成坯體后，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(yīng)生成 β
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