碳化硅陶瓷.doc

太原工业学院/第一学期《特种陶瓷》课程论文题目:碳化硅陶瓷的工艺与发展方向班级:122073219姓名:刘鑫泽学号:191前言随着科技的发展,人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能,已经在许多领域大显身手,而且已经收到人们的高度重视。2晶体结构SiC是共价键很强的化合物,SiC中Si-C键的离子性仅12%左右。SiC具有α和β两种晶型。β-SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系,Si和C分别组成面心立方晶格;α-SiC纤锌矿型结构,六方晶系。存在着4H、15R和6H等100余种多型体,其中,6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在温度低于1600℃时,SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时,β-SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。4H-SiC在℃左右容易生成;15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成;对于6H-SiC,℃,也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小,因此,微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。[1](1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。(2)硬度高,耐磨性能好。(3)SiC具有宽的能带间隙。(4)优良的导电性。(5)热稳定性好,高温强度大。(6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。[4],有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能,其热传导能力很强,仅次子氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模具等。SiC陶瓷已成为1400℃以上最有价值的高温结构陶瓷,在各个工业领域中被广泛的应用。[6]4合成方法工业上应用的SiC粉末都是人工合成的,方法主要有:(1)Acheson法:这是工业上采用最多的合成方法,即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。因为石英砂和焦炭中一般含有Al和Fe等杂质,在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中,杂质少的呈绿色,杂质多的呈黑色。(2)化合法:在一定温度下,使高纯的硅和碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的β-SiC粉末。(3)热分解法:使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200-1500℃的温度范围内发生分解反应,由此制得亚微米级的β-SiC粉末。(4)气相反相法:使四氯化硅和四氢化硅等含硅气体及甲烷、丙烷等含碳气体在高温下发生反应,由此制备纳米级的β-SiC超细粉。[7],根据烧结机理的不同,无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。-SiC粉体(含氧量小于2%)中同时加入适量B和C的方法,在2020℃下常压烧结成密度高于98%的SiC烧结体。-1950℃-SiC(颗粒表面含有少量SiO2),获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95%,而且晶粒细小,。 ,不添加任何烧结助剂,纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密,于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等