当前位置：无压烧结碳化硅陶瓷
发布时间：2020-03-23 22:31:00
碳化硅的无压烧结可以分成固相烧结与液相烧结二种。固相烧结是美国科学家Prochazka于1974年首先发明。他在亚微米级的β-SiC中添加少量的B与C，实现SiC无压烧结，制得接近理论密度95%的致密烧结体。以后的许多研究表明B与B的化合物和Al与Al的化合物均可以与SiC形成固溶体而促进烧结。碳的加入是与SiC表面的SiO2反应增加表面能均对烧结有利。固相烧结的SiC，晶界较为“干净”，基本无液相存在，晶粒在高温下很易长大。因此断裂时是穿晶断裂，它们强度与断裂韧性一般都不高，在300~450MPa与3.5~4.5MPa·m1/2。但它晶界较为“干净”，高温强度并不随温度的升高而变化，一般能用到1600℃，强度不发生变化。在固相烧结中SiC-AlN系统很值得注意，由于它具有良好的电阻与导热性，有可能是一种廉价的大规模集成电路的基板材料。
碳化硅的液相烧结是美国科学家Mulla.M.A于九十年代初解决的。它的主要烧结添加剂是Y2O3-Al2O3。根据其相图可知，存在三个低共熔化合物，YAG（Y3Al5O15，熔点1760℃），YAP（YAlO3，熔点为1850℃），YAM（Y4Al2O9，熔点为1940℃）。为了降低烧结温度一般采用YAG为SiC的烧结添加剂。当YAG的组成达到质量分数为6%时，碳化硅材料已基本达到致密化。烧结过程会发生Al2O3的主要组份的质量流失，使添加剂的组份达不到YAG的组成。因此应适当将Al2O3的组份增加，将YAG的组份变成YAG·Al2O3，此时材料的相对密度从98%提高到99%，几乎完全致密。材料的强度从600MPa提高到707MPa。断裂韧性从8.1MPa·m1/2提高到10.7MPa·m1/2。此结果非常引人注目。它的出现更开拓了无压烧结SiC的新应用面，尤其是性能要求较高的工况。
碳化硅的液相烧结是美国科学家Mulla.M.A于九十年代初解决的。它的主要烧结添加剂是Y2O3-Al2O3。根据其相图可知，存在三个低共熔化合物，YAG（Y3Al5O15，熔点1760℃），YAP（YAlO3，熔点为1850℃），YAM（Y4Al2O9，熔点为1940℃）。为了降低烧结温度一般采用YAG为SiC的烧结添加剂。当YAG的组成达到质量分数为6%时，碳化硅材料已基本达到致密化。烧结过程会发生Al2O3的主要组份的质量流失，使添加剂的组份达不到YAG的组成。因此应适当将Al2O3的组份增加，将YAG的组份变成YAG·Al2O3，此时材料的相对密度从98%提高到99%，几乎完全致密。材料的强度从600MPa提高到707MPa。断裂韧性从8.1MPa·m1/2提高到10.7MPa·m1/2。此结果非常引人注目。它的出现更开拓了无压烧结SiC的新应用面，尤其是性能要求较高的工况。
无压烧结碳化硅力学性能与添加剂、烧结温度、显微结构的不同而有差异,具体见表。
不同添加剂的无压烧结碳化硅的性能表
