當前位置：無壓燒結碳化硅陶瓷
發布時間：2020-03-23 22:31:00
碳化硅的無壓燒結可以分成固相燒結與液相燒結二種。固相燒結是美國科學家Prochazka于1974年首先發明。他在亞微米級的β-SiC中添加少量的B與C，實現SiC無壓燒結，制得接近理論密度95%的致密燒結體。以后的許多研究表明B與B的化合物和Al與Al的化合物均可以與SiC形成固溶體而促進燒結。碳的加入是與SiC表面的SiO2反應增加表面能均對燒結有利。固相燒結的SiC，晶界較為“干凈”，基本無液相存在，晶粒在高溫下很易長大。因此斷裂時是穿晶斷裂，它們強度與斷裂韌性一般都不高，在300~450MPa與3.5~4.5MPa·m1/2。但它晶界較為“干凈”，高溫強度并不隨溫度的升高而變化，一般能用到1600℃，強度不發生變化。在固相燒結中SiC-AlN系統很值得注意，由于它具有良好的電阻與導熱性，有可能是一種廉價的大規模集成電路的基板材料。
碳化硅的液相燒結是美國科學家Mulla.M.A于九十年代初解決的。它的主要燒結添加劑是Y2O3-Al2O3。根據其相圖可知，存在三個低共熔化合物，YAG（Y3Al5O15，熔點1760℃），YAP（YAlO3，熔點為1850℃），YAM（Y4Al2O9，熔點為1940℃）。為了降低燒結溫度一般采用YAG為SiC的燒結添加劑。當YAG的組成達到質量分數為6%時，碳化硅材料已基本達到致密化。燒結過程會發生Al2O3的主要組份的質量流失，使添加劑的組份達不到YAG的組成。因此應適當將Al2O3的組份增加，將YAG的組份變成YAG·Al2O3，此時材料的相對密度從98%提高到99%，幾乎完全致密。材料的強度從600MPa提高到707MPa。斷裂韌性從8.1MPa·m1/2提高到10.7MPa·m1/2。此結果非常引人注目。它的出現更開拓了無壓燒結SiC的新應用面，尤其是性能要求較高的工況。
碳化硅的液相燒結是美國科學家Mulla.M.A于九十年代初解決的。它的主要燒結添加劑是Y2O3-Al2O3。根據其相圖可知，存在三個低共熔化合物，YAG（Y3Al5O15，熔點1760℃），YAP（YAlO3，熔點為1850℃），YAM（Y4Al2O9，熔點為1940℃）。為了降低燒結溫度一般采用YAG為SiC的燒結添加劑。當YAG的組成達到質量分數為6%時，碳化硅材料已基本達到致密化。燒結過程會發生Al2O3的主要組份的質量流失，使添加劑的組份達不到YAG的組成。因此應適當將Al2O3的組份增加，將YAG的組份變成YAG·Al2O3，此時材料的相對密度從98%提高到99%，幾乎完全致密。材料的強度從600MPa提高到707MPa。斷裂韌性從8.1MPa·m1/2提高到10.7MPa·m1/2。此結果非常引人注目。它的出現更開拓了無壓燒結SiC的新應用面，尤其是性能要求較高的工況。
無壓燒結碳化硅力學性能與添加劑、燒結溫度、顯微結構的不同而有差異,具體見表。
不同添加劑的無壓燒結碳化硅的性能表
