1.碳化硅陶瓷簡介

碳化硅主要有兩種晶體結(jié)構(gòu)，即立方晶系的β- SiC和六方晶系的α- SiC。α- SiC為高溫穩(wěn)定性，β- SiC為低溫穩(wěn)定型。由于所含雜質(zhì)不同，SiC有綠色、灰色和墨綠色幾種。

2.碳化硅陶瓷制造工藝

（1）碳化硅原料的制備 碳化硅原料的制備方法很多，簡述如下：

①碳熱還原法 這種方法是金屬氧化物或非金屬氧化物和碳反應(yīng)生成碳化物。

②氣相沉積法 此法是由金屬鹵化物和碳?xì)浠衔锛皻錃猓诎l(fā)生分解的同時，相互反應(yīng)生成SiC。這種方法可以制備高純度的SiC粉，也可以產(chǎn)生隔膜。

③自蔓延高溫合成法（SHS法） 它是近年發(fā)展起來的難熔化合物制備方法。SHS法是一種化合法，但是一般化合法是依靠外部熱源來維持反應(yīng)的進(jìn)行，而SHS法是依靠反應(yīng)時自身放出的熱量來維持反應(yīng)的進(jìn)行。SHS法的優(yōu)點是：節(jié)能，工藝簡單，產(chǎn)品純度高。

（2）成型 碳化硅陶瓷的成型可用常規(guī)成型法，但對于形狀復(fù)雜的坯體可采用泥漿澆注法和注射成型法。

（3）燒成 碳化硅陶瓷很難燒結(jié)，通常采用以下幾種方法：

①常壓燒結(jié)法 實際情況表明，若采用高純度超細(xì)粉料，選擇合理的工藝、相組成以及適當(dāng)?shù)奶砑觿軌?/span>通過常壓燒結(jié)途徑得到高密度的碳化硅制品。例如，采用亞微米級β- SiC粉末，其中氧含量 <0. 2%，并加入0. 5%的硼和1.0%的碳，于1950~2100℃的溫度在惰性氣氛或真空中，用常壓燒成，也能獲得幾乎完全致密化的碳化硅制品。

②反應(yīng)燒結(jié)法 此法也稱為自結(jié)合法或滲硅法。它是用α- SiC和石墨粉按一定比例混合壓成坯體，加熱到1650℃左右，通過液相或氣相將Si滲人坯體，使之與石墨起反應(yīng)生成β- SiC，同時把原先的α- SiC顆粒結(jié)合起來，達(dá)到致密化。這種燒結(jié)沒有任何尺寸的變化，但燒結(jié)體中含有8%~10%游離硅，因此，使用溫度受到了限制。 反應(yīng)燒結(jié)通常在真空下用感應(yīng)加熱石墨坩堝的方法來完成，設(shè)備用反應(yīng)燒結(jié)爐。

③熱壓燒結(jié)法 將SiC 粉末加入添加劑，置于石墨模具中，在1950℃和 200MPa以上壓力下進(jìn)行燒結(jié)，可獲得接近理論密度的碳化硅制品。常用的添加劑有Al2O3、AIN、BN、B4C、B、B C等，其中硼最有效的添加劑。實踐表明，原料的細(xì)度、α相、碳含量、壓力、溫度、添加劑的種類及含量等對燒結(jié)有很大的影響。

④浸漬法 此方法是用制造SiC纖維的原料聚碳硅烷作為結(jié)合劑，加到SiC粉料中燒結(jié)成多孔碳化硅制品，然后再置于聚碳硅烷中浸漬，在1000℃再燒結(jié)，使密度增大，如此反復(fù)進(jìn)行多次，體積密度可能達(dá)到理論密度的80%~95%.這種方法的最大特點是能在較低溫度下獲得高純和較高強度的碳化硅材料，而且能制造各種復(fù)雜形狀的制品。

⑤重結(jié)晶法 此法也叫后燒結(jié)法，是新近發(fā)展起來的燒結(jié)法。這是將反應(yīng)燒結(jié)和常壓燒結(jié)的SiC，在高溫下（>2000℃）再進(jìn)行重結(jié)晶燒結(jié)，最終得到致密的燒結(jié)體。

3.碳化硅陶瓷的性能與用途

（1）性能 碳化硅陶瓷是碳化物中抗氧化性最好的。但在1000~1140℃之間，SiC在空氣中氧化速度較大。它可以被熔融的堿分解。 碳化硅陶瓷具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高的機(jī)械強度和抗熱震性。 碳化硅的體積電阻率在1000~1500℃范圍內(nèi)變化不大，利用這一特性可將碳化硅用作電阻發(fā)熱元件材料。碳化硅發(fā)熱電阻本身又可稱為熱敏電阻或半導(dǎo)體電阻。不同類型的碳化硅熱敏電阻的電阻率隨溫度而變化。

（2）用途 碳化硅陶瓷在各個工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用很廣，其用途如下：