【正文】 燒結(jié)，經(jīng)過8 h的燒結(jié)，取出樣品放置至室溫。像其它共價結(jié)合化合物，沒有專門添加劑的SiC是不能燒結(jié)的，這種行為源于相對弱的體積擴散由于強的單向鍵合以及氣相遷移機理（蒸發(fā)在凝聚）。 添加劑的作用（1）硼（B）和碳(C)的作用 通過晶界或體積擴散致密化的一個前提是用六方α型或立方β型的亞微米粉末。導(dǎo)出的結(jié)論是：致密化發(fā)生是由于固態(tài)擴散，通常B取代C，但它也可以進入SI位置，一種可能的缺陷反應(yīng)由Prochazka提出： B→BL1+h0+Vc,si即B三價地進入亞晶格中，要求一電子來完成鍵對和分別在其它C或Si亞晶格中產(chǎn)生一中性空穴h0和一空位V，另一種反應(yīng)并不要求形成一空位是：B+C→Bsi+Cc+ h0，此處B占有一硅位置產(chǎn)生一空穴，而C進入C位置。固相燒結(jié)是美國科學(xué)家Prochazka于1974年首先發(fā)明的。Prochazka認(rèn)為，擴散燒結(jié)的難易與γG晶界能和γS表面能的比例大小有關(guān)，γG /γs時，能促進燒結(jié)，SiC的晶界能和比表面能的比值γG /γs很高()時，很難燒結(jié)。由于SiC表面常有一薄層SiO2，在1700℃左右，SiO2融融分布在晶界處，使SiC顆粒之間接觸機會減少，抑制了燒結(jié)。而日本的鈴木弘茂認(rèn)為，SIC難以燒結(jié)是由于SiC的表面擴散在低溫下很快，導(dǎo)致粒子粗大化，不利于燒結(jié)，研究發(fā)現(xiàn)的C和B的左右機理與Prochazka的大不相同，他認(rèn)為，①B和C共同對粒子成長起了有效的抑制作用；②各自單獨使用時，不能導(dǎo)致充分的致密化，即僅抑制表面擴散是不夠的，要通過兩者的相互作用并使晶界生成第二相（BC化合物）才能致密化，這是因為B和C生成B4C(直接添加B4C),可以固溶在SIC中，從而降低晶界能，促進燒結(jié)。另外，AL和AL的化合物( AL2O3 、ALN)均可與SIC形成固溶體而促進燒結(jié)。根據(jù)相圖可知，存在三個低共熔化合物：YAG（Y3AL5O15，熔點1760℃），YAP(YALO3，熔點1850℃)，YAM(Y4AL2O9,熔點1940℃)。當(dāng)YAG的組成達到6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，碳化硅已基本達到致密。 SiC的燒結(jié)方法碳化硅陶瓷， 常用的方法有無壓燒結(jié)法、 反應(yīng)燒結(jié)法、熱壓燒結(jié)法等。（1） 無壓燒結(jié)1974年美國GE公司通過在高純度β－SiC細粉中同時加入少量的B和C，采用無壓燒結(jié)工藝，于2020℃成功地獲得高密度SiC陶瓷。無壓燒結(jié)碳化硅簡寫為PLSSiC或SSiC,。無壓燒結(jié)實現(xiàn)實現(xiàn)碳化硅的致密化關(guān)鍵在原料顆粒應(yīng)在亞微米級，同時選擇適當(dāng)?shù)臒Y(jié)助劑。本方案采用這種方法，此法是在爐內(nèi)通入一定惰性氣體，使制品在特定的氣氛下燒結(jié)（根據(jù)不同材料可選用氧、氫、氮、氬或真空等不同氣氛），為防止SiC高溫下氧化，我們選擇氬氣作為保護氣，在一定溫度范圍(2100~2200℃)內(nèi)，1atm(101325Pa)下完成燒結(jié)。反應(yīng)燒結(jié)的工藝過程為：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。反應(yīng)燒結(jié)SiC通常含有8％20%的游離Si。一般通過調(diào)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獲得適當(dāng)?shù)乃嘏髅芏取７磻?yīng)燒結(jié)法制備溫度低，工藝過程和設(shè)備要求相對較低在燒結(jié)過程中體積收縮一般在3%以內(nèi)，可以對制品尺寸進行比較精確控制，實現(xiàn)“近尺寸”燒結(jié)，適于制備相對復(fù)雜的產(chǎn)品。較低的原料成本、較低的燒結(jié)成本、較低的加工成本三者結(jié)合，使反應(yīng)燒結(jié)碳化硅在價格上具有很強的競爭優(yōu)勢。硅的熔點為1410℃，當(dāng)使用溫度高于1350℃，材料性能急劇下降；在1400℃以上是，則由于硅的熔化而完全喪失強度。同時，由于游離硅的存在，反應(yīng)燒結(jié)碳化硅也不適宜在強氧化或較強腐蝕條件下使用。此時仍需加入B4C或B、C等燒結(jié)助劑，粉料或生坯在模具內(nèi)升溫（2000~2100℃）的同時加壓（一般2540MPa），使材料加速流動、重排和致密化的燒結(jié)工藝，%的制品。（4） 熱等靜壓燒結(jié)若制品形狀復(fù)雜，又希望得到高密度，可用熱等靜壓工藝。這種設(shè)備其氣體壓力可達300MPa，加熱溫度可達2000℃。隨后，Dutta、Kofune、Larke等在不用燒結(jié)助劑的情況下，采用亞微米級SIC原料，通過HIP工藝制得致密的碳化硅陶瓷樣品。SIC主要燒結(jié)方法及特點如下表33不同燒結(jié)方法制得的SIC制品的性質(zhì)比較表332. 表31 碳化硅主要燒結(jié)方法及特點燒結(jié)方法燒結(jié)原理條件特點反應(yīng)燒結(jié)（自結(jié)合）SIC+C胚體在高溫下進行蒸汽或液相滲SI，部分硅與碳反應(yīng)生成SIC,把原來胚體中的SIC 結(jié)合起來，達到燒結(jié)的目的。如就燒結(jié)密度和抗彎強度來說，熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)SiC陶瓷相對較多，反應(yīng)燒結(jié)SiC相對較低。無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷對強酸、強堿具有良好的抵抗力，但反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷對HF等超強酸的抗蝕性較差。（這是由于燒結(jié)體中含有一定量的游離Si，當(dāng)超過一定溫度抗彎強度急劇下降所致）對于無壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)的SiC陶瓷，其耐高溫性能主要受添加劑種類的影響。一般說來，無壓燒結(jié)SiC陶瓷的綜合性能優(yōu)于反應(yīng)燒結(jié)的SiC陶瓷，但次于熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)的SiC陶。 加工方法要求 砂輪的選擇SiC陶瓷材料的硬度較高, 在磨削過程中容易產(chǎn)生龜裂或破碎。根據(jù)以上要求, 最終確定選用人造金剛石砂輪。加工時, 由于砂輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度恒定, 如工作臺的橫向和縱向位移速度過快, 砂輪對工件的瞬時接觸作用力就會過大, 容易引起工件裝夾松動, 難以保證工件的基準(zhǔn)定位精度。經(jīng)過參數(shù)優(yōu)化和試加工,最終選用磨削參數(shù)為: ~ , 橫向進給量 ( ~ ) B(B為砂輪厚度) 。如無有效冷卻, 將導(dǎo)致工件表面燒傷或尺寸發(fā)生變化, 砂輪嚴(yán)重磨損或機械性能改變。加工工藝設(shè)計為粗磨加工和精磨加工兩步完成，胎具加工工藝為: 銑削→調(diào)質(zhì)→平磨→線切割。通過控制所制備陶瓷粉末的顆粒度、表面狀態(tài), 還是純度、均勻性等指標(biāo)，提高陶瓷的燒結(jié)性能和機械性質(zhì), 部分滿足了陶瓷科學(xué)中“低” 溫快速燒結(jié)高性能陶瓷的要求。 噴霧造粒的技術(shù)要求 在碳化硅原料細粉中加入一定量的塑化劑，制成粒度較粗，具有一定顆粒級配，流動性好的團粒，以利于柸料的壓制成型。因為粉料越細，顆粒越輕，流動性越差；同時粉料的比表面面積大，占的體積也大，因而成型時不能均勻的填充模具，易產(chǎn)生空洞，使致密度不高。這不僅有利于提高柸體的致密度，改善成型和燒成密度分布的一致性，而且由于團粒的填充密度提高，空隙率減低，有利于成型加工。以乙醇為介質(zhì)，濕法球磨混合均勻，經(jīng)噴霧干燥過篩處理后得到流動性在38s41s/30g。 模具裝配的好壞, 直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和模具的使用壽命。同時，還應(yīng)考慮壓制過程中粉末的受力情況、操作的可行性及方便程度等。配合過緊，會造成排氣不利, 使坯體分層增多, 配合過松,坯體四周產(chǎn)生“ 腳泥”。碳化硅陶瓷環(huán)的制備采用干壓成型，干壓成型要求粉料的流動性要好，從而更好的充實模具；粉料有一定的顆粒級配，使達到較高的堆積密度，減少空氣含量；顆粒在壓力下易于粉碎，這樣可以形成致密坯體；水分含量要均勻，防止坯體內(nèi)出現(xiàn)大的應(yīng)力。這次制備碳化硅陶瓷環(huán)用16T的壓力，加壓方式，由于制備的陶瓷環(huán)高度不是很大，因此采用單向加壓的方式，雖有壓力梯度，但對產(chǎn)品性能影響不大。加壓速度過快，保壓時間過短，坯體中氣體有殘留，且壓力傳遞不到應(yīng)有的深度；加壓時間過慢，保壓時間過長，則降低了生產(chǎn)效率。 燒結(jié)直接影響顯微結(jié)構(gòu)種粒徑尺寸大小和分布、氣孔的大小、形狀和分布及晶體體積分?jǐn)?shù)等。 升溫階段：常溫700℃采用手動控制，℃/min,7001950℃升溫速率一般為2℃/min，保溫階段一般為120min ，降溫階段為自然降溫， 燒結(jié)溫度為1950℃～2000℃，保護氣體為氬氣。燒結(jié)體的致密程度直接影響其力學(xué)性能,碳化硅陶瓷的抗彎強度與硬度隨燒結(jié)溫度的變化與燒結(jié)溫度對密度的影響趨勢一致。隨著燒結(jié)溫度的逐步升高, 所有指標(biāo)均有所上升, 并在某一點達到最大值。說明溫度過高, 引起晶粒長大, 密度和力學(xué)性能反而下降。工作原理：混合料桶，通過二只Y型萬向節(jié)懸裝于主、從動軸端部，二只萬向節(jié)在空間既交叉又互相垂直。物料則在桶體內(nèi)跟著作軸向、徑向和環(huán)向的三維復(fù)合運動。用途及特點：該機用于制藥、化工、食品、輕工、電子、機械、礦冶、國防工業(yè)以及各科研單位的粉狀、顆粒狀物料的高均勻度混合。筒體裝料率大，最高可達80%（普通混合機僅為40%），效率高，混合時間短。 41表 三維混料機規(guī)格型號料筒容積(L)最大裝料容積(L)最大裝料重量(kg)主軸轉(zhuǎn)速r/min電機功率(kw)外型尺寸(mm)長寬高整機重量(kg)SYH50504025513100014001200300SYH1001008050120017001500500SYH200200160100140018001600800SYH40040032020031800210019501200SYH60060048030041900210022501500SYH8008006404002200240023002000SYH10001000