碳化硅工業(yè)陶瓷燒結(jié)---反應(yīng)燒結(jié)

反應(yīng)燒結(jié)是碳化硅工業(yè)陶瓷燒結(jié)的最后一種燒結(jié)方式，與其他三種燒結(jié)方式相比，它的特點(diǎn)比較顯著，科眾陶瓷廠(chǎng)會(huì)在這篇文章中給大家分析一下這四種燒結(jié)方式燒結(jié)出來(lái)的碳化硅陶瓷的不同性能。

首先讓我們一起來(lái)了解一下什么是反應(yīng)燒結(jié)。

反應(yīng)燒結(jié)：

SiC的反應(yīng)燒結(jié)法最早在美國(guó)研究成功。反應(yīng)燒結(jié)的工藝過(guò)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。在高溫下與液態(tài)Si接觸，坯體中的Ｃ與滲入的Si反應(yīng)，生成β－SiC，并與α－SiC相結(jié)合，過(guò)量的Si填充于氣孔，從而得到無(wú)孔致密的反應(yīng)燒結(jié)體。反應(yīng)燒結(jié)SiC通常含有８％的游離Si。因此，為保證滲Si的完全，素坯應(yīng)具有足夠的孔隙度。一般通過(guò)調(diào)整最初混合料中α－SiC和Ｃ的含量，α－SiC的粒度級(jí)配，Ｃ的形狀和粒度以及成型壓力等手段來(lái)獲得適當(dāng)?shù)乃嘏髅芏取?br />
反應(yīng)燒結(jié)SiC又稱(chēng)自結(jié)合SiC，是通過(guò)多孔坯件同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使坯件質(zhì)量增加,孔隙減小,并燒結(jié)成具有一定強(qiáng)度和尺寸精度的成品的工藝。是由α—SiC粉和石墨按一定比例混臺(tái)成坯體后，并加熱到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—SiC，把原先存在的α—SiC顆粒結(jié)合起來(lái)。 如果滲Si完全，就可得到完全致密、無(wú)尺寸收縮的反應(yīng)燒結(jié)體。同其它燒結(jié)工藝比較,反應(yīng)燒結(jié)在致密過(guò)程中的尺寸變化小,可以制造尺寸精確的制品，但燒結(jié)體中相當(dāng)數(shù)量SiC的存在，使得反應(yīng)燒結(jié)的SiC陶瓷高溫性能較差。 反應(yīng)燒結(jié)或反應(yīng)成型是通過(guò)多孔坯件同氣相或液相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使坯件質(zhì)量增加，孔隙減小，并燒結(jié)成具有一定強(qiáng)度和尺寸精度的成品的工藝。同其他燒結(jié)工藝比較，反應(yīng)燒結(jié)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

①反應(yīng)燒結(jié)時(shí)，質(zhì)量增加，普通燒結(jié)過(guò)程也可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但質(zhì)量不增加。

②燒結(jié)坯件不收縮，尺寸不變，因此，可以制造尺寸精確的制品。普通燒結(jié)坯件一般發(fā)生體積收縮。

③普通燒結(jié)物質(zhì)遷移發(fā)生在顆粒之間，在顆粒尺度范圍內(nèi)，而反應(yīng)燒結(jié)的物質(zhì)遷移過(guò)程發(fā)生在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)，反應(yīng)速度取決于傳質(zhì)和傳熱過(guò)程。

④液相反應(yīng)燒結(jié)工藝，在形式上，同粉末冶金中的熔浸法相似．但是，熔浸法中的液相和固相不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不發(fā)生相互溶解，或只允許有輕微的溶解度。

反應(yīng)燒結(jié)氮化硅工業(yè)陶瓷是硅粉多孔坯件在1400℃左右和氮?dú)夥磻?yīng)形成的。在反應(yīng)過(guò)程中，隨著連通氣孔的減少，氮?dú)鈹U(kuò)散困難，反應(yīng)很難進(jìn)行徹底。因此，反應(yīng)燒結(jié)氮化硅坯件厚度受到限制，相對(duì)密度也難達(dá)到90%。影響反應(yīng)過(guò)程的因素有坯件原始密度、硅粉粒度和坯件厚度等。對(duì)于粗顆粒硅粉，氮?dú)獾臄U(kuò)散通道少，擴(kuò)散到硅顆粒中心需要時(shí)間長(zhǎng)，因此反應(yīng)增重少，反應(yīng)的厚度薄，坯件原始密度大也不利于反應(yīng)。

反應(yīng)燒結(jié)氮氧化硅的坯件由Si、SiO2和CaF2（或CaO、MgO等）組成，同氮反應(yīng)生成Si2ON2。在反應(yīng)燒結(jié)時(shí)，CaO、MgO等同SiO2形成玻璃相。氮溶解于熔融玻璃中，Si2ON2晶體從被氮飽和的玻璃相中析出，反應(yīng)燒結(jié)氮氧化硅的密度可以大于90%。氮氧化硅對(duì)氯化物和氧氣的抗腐蝕性好，已用作電解池內(nèi)襯，用于AICI3電解制鋁、ZnCl2電解制鋅。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅是SiC-C多孔坯由液相硅浸漬而制成。 采用無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)的SiC陶瓷具有各異的性能特點(diǎn)。如就燒結(jié)密度和抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)SiC陶瓷相對(duì)較多，反應(yīng)燒結(jié)SiC相對(duì)較低。

另一方面，SiC陶瓷的力學(xué)性能還隨燒結(jié)添加劑的不同而不同。無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷具有耐腐蝕陶瓷的性能，對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿具有良好的抵抗力，但反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷對(duì)HF等超強(qiáng)酸的抗蝕性較差。就耐高溫陶瓷性能比較來(lái)看，當(dāng)溫度低于900℃時(shí)，幾乎所有SiC陶瓷強(qiáng)度均有所提高；當(dāng)溫度超過(guò)1400℃時(shí)，反應(yīng)燒結(jié)SiC陶瓷抗彎強(qiáng)度急劇下降。（這是由于燒結(jié)體中含有一定量的游離Si，當(dāng)超過(guò)一定溫度抗彎強(qiáng)度急劇下降所致）對(duì)于無(wú)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(lèi)的影響。