碳化硅陶瓷是非氧化物陶瓷材料，不含任何的金屬元素，由碳與硅元素結(jié)合而成，類似金剛石的粒子結(jié)構(gòu)，所以是具有高強度，硬度以及耐高溫耐腐蝕陶瓷。工業(yè)陶瓷也是屬于非氧化物陶瓷中運用最廣泛的陶瓷。
碳化硅陶瓷因其制備工藝不同，性能差異較大，應(yīng)用領(lǐng)域也各異，但主要是利用其耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特性，用作高溫結(jié)構(gòu)材料、耐火材料、機械密封用耐磨材料、抗酸堿的耐腐蝕材料和高溫?zé)峤粨Q材料等。
碳化硅陶瓷因其制備工藝不同，性能差異較大，應(yīng)用領(lǐng)域也各異，但主要是利用其耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特性，用作高溫結(jié)構(gòu)材料、耐火材料、機械密封用耐磨材料、抗酸堿的耐腐蝕材料和高溫?zé)峤粨Q材料等。
碳化硅陶瓷根據(jù)結(jié)合劑或燒結(jié)助劑的種類可分為氧化物結(jié)合、氮化物結(jié)合、反應(yīng)結(jié)合、液相燒結(jié)、固相燒結(jié)和再結(jié)晶等不同類型，其性能和使用溫度也差異較大。
a 氧化物結(jié)合碳化硅陶瓷工藝及應(yīng)用
主要以二氧化硅微粉為結(jié)合劑，與碳化硅顆粒表面的氧化層反應(yīng)形成無定形二氧化硅，將碳化硅顆粒結(jié)合為整體，其燒成溫度通常為1400-1450℃，可在氧化氣氛下燒成。氧化物結(jié)合碳化硅陶瓷中碳化硅的質(zhì)量分數(shù)約90%，室溫抗彎強度為50-80MPa，由于結(jié)合劑為二氧化硅，在800℃以上強度開始下降，最高使用溫度不超過1400℃，主要用作耐火材料、窯具材料、高溫過濾材料等。
主要以二氧化硅微粉為結(jié)合劑，與碳化硅顆粒表面的氧化層反應(yīng)形成無定形二氧化硅，將碳化硅顆粒結(jié)合為整體，其燒成溫度通常為1400-1450℃，可在氧化氣氛下燒成。氧化物結(jié)合碳化硅陶瓷中碳化硅的質(zhì)量分數(shù)約90%，室溫抗彎強度為50-80MPa，由于結(jié)合劑為二氧化硅，在800℃以上強度開始下降，最高使用溫度不超過1400℃，主要用作耐火材料、窯具材料、高溫過濾材料等。
b 氮化物結(jié)合碳化硅陶瓷工藝及應(yīng)用
以碳化硅粉體為主要原料，加入一定量硅粉（一般不超過15%），充分混合后在氮氣氣氛下燒結(jié)，在燒結(jié)過程中硅粉與氮氣發(fā)生反應(yīng)生成的氮化硅將碳化硅顆粒結(jié)合為整體而得到的。氮化物結(jié)合碳化硅陶瓷的抗彎強度為100-200MPa，1000℃時其強度開始下降。由于制品中殘留有少量硅，最高使用溫度不超過1500℃。
以碳化硅粉體為主要原料，加入一定量硅粉（一般不超過15%），充分混合后在氮氣氣氛下燒結(jié)，在燒結(jié)過程中硅粉與氮氣發(fā)生反應(yīng)生成的氮化硅將碳化硅顆粒結(jié)合為整體而得到的。氮化物結(jié)合碳化硅陶瓷的抗彎強度為100-200MPa，1000℃時其強度開始下降。由于制品中殘留有少量硅，最高使用溫度不超過1500℃。
c 反應(yīng)結(jié)合碳化硅陶瓷工藝及應(yīng)用
將碳化硅粉與一定量的碳粉混合均勻后在非氧化性氣氛下進行液相滲硅（1400-1450℃），使液相硅與坯體中的碳反應(yīng)生成碳化硅，將坯體中的碳化硅顆粒結(jié)合為整體而得到的。由于反應(yīng)產(chǎn)物為碳化硅，且滲硅后降低了氣孔率，反應(yīng)結(jié)合碳化硅陶瓷的抗彎強度可達300-500MPa，但由于制品中會殘留較多的硅，在1000℃時強度開始下降，其最高使用溫度不超過1400℃
將碳化硅粉與一定量的碳粉混合均勻后在非氧化性氣氛下進行液相滲硅（1400-1450℃），使液相硅與坯體中的碳反應(yīng)生成碳化硅，將坯體中的碳化硅顆粒結(jié)合為整體而得到的。由于反應(yīng)產(chǎn)物為碳化硅，且滲硅后降低了氣孔率，反應(yīng)結(jié)合碳化硅陶瓷的抗彎強度可達300-500MPa，但由于制品中會殘留較多的硅，在1000℃時強度開始下降，其最高使用溫度不超過1400℃
d 無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷工藝及應(yīng)用
無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷是一種致密燒結(jié)材料，相對密度可達99%，彎強度為400-600MPa。制備方法包括以氧化鋁和氧化釔為燒結(jié)助劑的液相燒結(jié)和以硼和碳為燒結(jié)助劑的固相燒結(jié)。
無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷是一種致密燒結(jié)材料，相對密度可達99%，彎強度為400-600MPa。制備方法包括以氧化鋁和氧化釔為燒結(jié)助劑的液相燒結(jié)和以硼和碳為燒結(jié)助劑的固相燒結(jié)。
液相燒結(jié)助劑的添加量為6%-12%，燒結(jié)溫度在1800-2000℃之間；氧化鋁和氧化釔物質(zhì)的量比一般控制在5：3，以便在燒結(jié)過程中能形成釔鋁石榴石（Y3Al5O12YAG）晶相，以提高其高溫性能。固相燒結(jié)碳化硅陶瓷中硼和碳的添加量一般不超過２％，燒結(jié)溫度為2150-2250℃，通過固相擴散實現(xiàn)致密燒結(jié)。
由于燒結(jié)助劑用量少，且在燒結(jié)過程中不產(chǎn)生液相，因而固相燒結(jié)碳化硅陶瓷具有較好的高溫性能，其抗彎強度隨著溫度的升高呈增大趨勢，當(dāng)溫度達到1400℃以后才開始下降，該陶瓷可在1600℃下長期使用。
e 再結(jié)晶碳化硅(RSiC)陶瓷
一種不添加任何燒結(jié)助劑的高純度碳化硅材料，其純度可達99.5%它通過將粒徑為50-100mm的碳化硅粗顆粒和0.5-2mm的細顆粒按一定比例混合并加入成型助劑成型，然后在氬氣氣氛中于2300-2400℃高溫下燒結(jié)而成。
一種不添加任何燒結(jié)助劑的高純度碳化硅材料，其純度可達99.5%它通過將粒徑為50-100mm的碳化硅粗顆粒和0.5-2mm的細顆粒按一定比例混合并加入成型助劑成型，然后在氬氣氣氛中于2300-2400℃高溫下燒結(jié)而成。
RSiC在空氣環(huán)境中最高使用溫度可達1700℃，廣泛應(yīng)用于高溫窯具、噴嘴、太陽能熱轉(zhuǎn)換器、柴油車尾氣凈化裝置及金屬冶煉設(shè)備等對材料性能要求極為苛刻的制品上。此外，因再結(jié)晶碳化硅陶瓷具有良好的導(dǎo)熱性及半導(dǎo)體性質(zhì)，還在高溫領(lǐng)域作為熱交換材料、點火元件等功能材料使用。
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本文“非氧化物工業(yè)陶瓷材料中運用最廣的---碳化硅陶”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時間：2019-03-16 17:08:34
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