碳化硅致密陶瓷材料研究进展

李孟

【摘 要】如今，碳化硅材料已经在当前社会有了广泛的使用，主要原因在于其实用性较为显著，能够为社会发展起到积极的作用。本文主要就碳化硅致密陶瓷材料的使用及其现实成果进行全面分析，现以其制备方法为重要研究基础，继而就其性能实施分析。其次，文中还就其近年来的发展趋势进行全面的分析探究，以此为碳化硅致密陶瓷的日后发展提供一定的借鉴。

【关键词】碳化硅陶瓷；致密材料；烧结方法

就现阶段的陶瓷烧制而言，碳化硅陶瓷具有诸多优点，例如其富有极强的抗氧化性。其次，其高温强度较其他材料而言具有显著的优势。除此之外，它还具有一定的耐磨性。在经过了高温烧制之后，该材料的热膨胀系数仍旧比较小，并且其导热效率比较理想。就其化学特点而言，具有較强的稳定性。目前，碳化硅陶瓷材料已经在诸多行业均有涉及，如建筑以及航空领域等。在诸多领域中，这一材料通常被用于高温烧制条件下以及将其用于研磨剂等。除此之外，它在精密加工元件方面也有较为最突出的效果。现就高效的制备方法与其性能进行全面探究，从而推动该行业稳步发展。

一、反应烧结法在碳化硅致密陶瓷领域的使用及其性能

在这一化学反应的过程中，主要是炭和硅的反应最终形成碳化硅。具体的操作如下：首先，确保多孔坯体的温度保持在一千四百五十摄氏度至一千四百七十摄氏度，主要材料为碳颗粒以及碳化硅粉料等。此时高温下的硅会逐渐熔融，继而进入到坯体之中。与此同时与碳进行化学反应，最终形成碳化硅。整个过程主要以放热为主，所以必须积极为原始坯体融入相应量的碳化硅颗粒物。合理管控原始坯体的气孔率，主要的目的在于确保其空位置会有硅的液相流过。若是对气孔率无法保证，那么在残余硅的影响下次，最终便无法完成单相碳化硅陶瓷制备。通常情况下，硅的熔点数值若是低于温度，则残余硅便会出现溶解的现象，最终会使得产品强度有所降低。实施烧结事项后，可采用高温使得陶瓷中的硅原料进行挥发，那么最终的气孔率会有所增高，并且其强度也会在一定的范围内。如今，反应烧结技术是较受欢迎的制备方式，并且其促使石英玻璃逐渐被取代。在制备高纯碳化硅部件的时候，可采用高纯硅以及高纯的碳化硅粉材料。

二、无压烧结法在碳化硅致密陶瓷领域的使用及其性能

所谓的无压烧结法，指的是借助标准大气压的环境中，使得材料与惰性气体进行反应。这一反应是有美国人发明的，他们观察到B可促使热压烧结碳化硅逐渐趋向于烧结致密化成果。在此基础上，逐渐将铝、铁等元素视为添加剂来进一步实现碳化硅的烧结目标。在一九七五年的时候，专家实验将C与B与碳化硅坯进行融合，继而采用无压固相烧结的方式最终完成碳化硅陶瓷的制作活动。此环节中使用的主要为高纯的亚微米级碳化硅粉末，且在其中渗入部分碳与B。通过实验可得：固相烧结可使得坯体具有致密化效果，相变作用下的碳化硅会实现晶粉变化。而且，断裂源的大小会影响到陶瓷的强度高低，即便是高温对其的影响也会比较小。强共价键特性以及高熔点均是碳化硅的特性，因此诸多专家便就此实施了多方面的研究。相比较而言β-SiC的生产成本高于α-SiC，所以后者的实用性会更为凸显。

三、液相烧结法在碳化硅致密陶瓷领域的使用及其性能

在一九七五年，氧化铝开始被用在碳化硅的烧结环节里，旨在帮助碳化硅坯体逐渐趋向致密化。事实上，氧化铝经过高温作用会融合碳化硅材料中的氧化硅实施反应，继而逐步出现液相状态。而且其在碳化硅颗粒中会成为晶间相，与此同时借助液相传质环节可逐渐实现坯体致密化效果。相关专家在实验的过程中加入了高于百分之三的氧化铝，并且借助热等静压以及无压烧结的方式，旨在对其力学性能以及组织实施全面的探究。依据烧结制度，可准确了解到其密度以及强度等。如此一来，便可掌握关于碳化硅陶瓷微观组织的高效技术，即原位控制技术。

四、火花等离子体烧结法

除以上制备技术之外，还有火花等离子体烧结方式。借助该技术能够积极完成碳化硅致密陶瓷工作。这一技术是近年来较为流行的烧结技术之一，其具体操作如下：第一步需在石墨模具中加入适当的原料粉体，继而提升温度。与此同时，需要采用直流电脉冲以及单轴压力的方式确保坯体受压，故而便可在极短时间内实现烧结的目标。事实上，这一措施可以在低温下进行操作，借此能够促使碳化硅致密烧结目标实现且能够确保晶粒生长速率合理。

五、结语

由以上内容可知，如今社会生产环境下对碳化硅材料的使用逐渐普遍化。以上制备方式是较为普遍的方式之一，目前还有颇多的碳化硅致密陶瓷的制作方式。由于制备工艺不同，那么所得的产品效果也会各有不同。实践可知，该领域的研究前景非常可观，故而相关专家应积极探索其制备方式以及材料，从而提升现有技术水平。

【参考文献】

[1]戴培赟，周平，王泌宝，李晓丽，杨建锋. 碳化硅致密陶瓷材料研究进展[J]. 中国陶瓷，2017，48（04）：1-6+26.

[2]刘霞，李洪，高鑫，李鑫，王磊，段虹，李鑫钢. 泡沫碳化硅陶瓷材料的研究进展[J]. 化工进展，2016，31（11）：2520-2525+2541.