碳化硅的制备与应用
氧化铝和碳化硅
氧化铝和碳化硅氧化铝和碳化硅是两种常见的无机化合物，它们在工业和科学领域中具有重要的应用价值。
本文将对氧化铝和碳化硅的性质、制备方法以及应用领域进行介绍。
一、氧化铝氧化铝，化学式为Al2O3，是一种白色固体粉末，具有高熔点、高硬度和良好的化学稳定性。
它是一种重要的无机材料，在工业上广泛应用于陶瓷、催化剂、研磨材料、电子材料等领域。
1. 性质：氧化铝具有高熔点（约2050℃）、高硬度和高耐磨性，是一种良好的绝缘体。
它的化学稳定性很好，能够抵抗酸碱侵蚀。
2. 制备方法：氧化铝的制备方法有多种，其中最常用的是氧化铝烧结法。
该方法是将铝粉烧结在高温下，使其氧化为氧化铝。
3. 应用领域：氧化铝在陶瓷制品中被广泛应用，如陶瓷砖、陶瓷器皿等。
此外，氧化铝还可以作为催化剂用于化学反应中，如催化剂用于制备合成气和氨等。
另外，氧化铝还可以作为研磨材料，用于金属的抛光和磨削。
在电子材料领域，氧化铝可以用作电解电容器的介质。
二、碳化硅碳化硅，化学式为SiC，是一种具有高熔点、高硬度和优良导热性的陶瓷材料。
它是一种重要的半导体材料，在电子器件、光电子器件和高温结构材料等领域有广泛应用。
1. 性质：碳化硅具有高熔点（约2700℃）、高硬度和优良的耐热性。
它的导热性能优异，是一种重要的散热材料。
2. 制备方法：碳化硅的制备方法主要有热解法、热化学气相沉积法和液相反应法等。
其中，热解法是最常用的制备碳化硅的方法，即将硅粉和石墨粉在高温下反应生成碳化硅。
3. 应用领域：碳化硅作为半导体材料，广泛应用于电子器件领域。
例如，碳化硅可以用于制造功率器件，如功率二极管和功率晶体管，具有高耐压和高温特性。
此外，碳化硅还可以制作光电子器件，如激光二极管和光电二极管等。
在高温结构材料领域，碳化硅可以用于制造耐火材料、高温炉具和陶瓷刀具等。
氧化铝和碳化硅是两种重要的无机化合物。
氧化铝具有高硬度、高熔点和良好的化学稳定性，广泛应用于陶瓷、催化剂和研磨材料等领域。
碳化硅烧结工艺技术
碳化硅烧结工艺技术简介碳化硅是一种重要的无机非金属材料，具有优异的高温、高硬度、高强度、高导热性和耐腐蚀性能。
碳化硅烧结工艺技术是将粉末形式的碳化硅材料在高温下进行烧结，使其形成致密的块状材料。
这种工艺技术广泛应用于高温、耐腐蚀等领域。
工艺步骤1. 原料制备碳化硅烧结工艺的第一步是制备碳化硅粉末。
一般采用高纯度的硅和石墨粉作为原料，在高温下进行反应生成碳化硅。
得到的碳化硅粉末需要进行粒度分级，以保证烧结后的坯体质量。
2. 造粒将得到的碳化硅粉末进行造粒，目的是提高粉末的流动性和绿坯的成型性。
造粒方法包括湿法造粒和干法造粒两种。
湿法造粒一般采用喷雾干燥法，将碳化硅粉末悬浮在溶液中，通过喷雾干燥使其形成颗粒状。
干法造粒则采用机械化方法，通过辊压或压片等方式将碳化硅粉末压制成颗粒。
3. 成型将造粒得到的碳化硅粉末进行成型。
常用的成型方法有压制成型、注浆成型和挤出成型等。
其中，最常用的是压制成型。
将碳化硅粉末放入模具中，在一定的温度和压力下进行压制，使其成型成绿坯。
4. 烧结将成型的绿坯进行烧结。
碳化硅烧结工艺中一般采用高温烧结的方法，常用的烧结设备有电炉和高频炉。
烧结过程中，绿坯在高温下进行结晶和致密化，使其形成致密块状的碳化硅材料。
烧结温度和时间根据需求进行调控，以获得理想的材料性能。
5. 加工和表面处理经过烧结的碳化硅块材料需要进行加工和表面处理，以满足特定的工程要求。
加工包括切割、研磨、钻孔等，表面处理包括抛光、涂层等。
这些步骤的目的是给碳化硅材料提供最终的形状和表面质量，以便于后续的应用。
工艺优势1.高温性能优异：碳化硅具有高熔点和高热导率，能够在高温下长时间稳定工作，因此在高温领域有广泛的应用，如高温炉、轻质隔热材料等。
2.高硬度和高强度：碳化硅具有极高的硬度和强度，能够耐受大部分物理和化学侵蚀，因此在耐磨、耐腐蚀的工作环境中具有广泛的应用，如磨具、切削工具等。
3.优良的导热性：碳化硅具有高导热性能，能够快速传导和散热，因此在散热器等应用中具有重要作用。
反应烧结碳化硅
反应烧结碳化硅摘要：1.反应烧结碳化硅的概述2.反应烧结碳化硅的制备方法3.反应烧结碳化硅的性能特点4.反应烧结碳化硅的应用领域5.反应烧结碳化硅的发展前景正文：【提纲】详解1.反应烧结碳化硅的概述反应烧结碳化硅，简称RBSiC，是一种具有高硬度、高热导率、高抗磨损和高抗氧化性的新型无机非晶材料。
它是通过碳源和硅源在一定条件下进行化学反应，生成碳化硅晶粒，并经过烧结得到高密度的碳化硅材料。
2.反应烧结碳化硅的制备方法反应烧结碳化硅的制备方法主要包括固相法、液相法和气相法。
固相法是将碳源和硅源混合，在高温下进行反应生成碳化硅晶粒，然后进行烧结。
液相法是将碳源和硅源溶解在适当的溶剂中，通过化学反应生成碳化硅晶粒，再通过干燥和烧结得到碳化硅材料。
气相法则是通过气相反应生成碳化硅晶粒，然后进行收集和烧结。
3.反应烧结碳化硅的性能特点反应烧结碳化硅具有高硬度、高热导率、高抗磨损和高抗氧化性等性能特点。
其硬度可以达到莫氏硬度9 级以上，热导率可以达到130W/m·K 以上，抗磨损性能比钢高几十倍，抗氧化性能比氧化锆高1000 倍以上。
4.反应烧结碳化硅的应用领域反应烧结碳化硅广泛应用于工业、航空航天、军事和核工业等领域。
在工业领域，主要应用于磨料、磨具、切削工具、高温炉和窑炉等高温工业设备；在航空航天和军事领域，主要应用于航空发动机、火箭发动机、导弹和航天器等高温部件；在核工业领域，主要应用于核反应堆、核燃料棒和核废料处理等高辐射环境。
5.反应烧结碳化硅的发展前景随着科技的发展和对新材料的需求，反应烧结碳化硅的发展前景十分广阔。
在未来，反应烧结碳化硅将会在更多领域得到应用，其制备技术和性能也将得到进一步提高。
碳化硅工艺过程简述
碳化硅工艺过程简述碳化硅（Silicon Carbide, SiC）是一种极具应用潜力的新型半导体材料，具有高温、高电压、高频率和高能量等特性。
碳化硅在电力电子、光电子、能源和材料等领域具有广泛的应用前景。
碳化硅工艺过程是制造碳化硅器件的关键步骤，下面对其进行详细的描述。
剥离硅衬底是将硅衬底从碳化硅薄膜上剥离的过程。
首先，在硅衬底上形成一层释放层，如氧化物或氮化物。
然后，将碳化硅薄膜通过热剥离或化学剥离的方式与硅衬底分离，从而获取自支撑的碳化硅薄膜。
悬浮硅衬底是将碳化硅薄膜转移到另一张辅助衬底上的过程。
通常使用临时性的辅助衬底，如石墨或其他材料，使碳化硅薄膜能够在后续加工步骤中更方便地处理。
表面处理是对碳化硅薄膜表面进行化学处理或物理处理，以提高表面质量和粗糙度。
常见的表面处理方法包括湿法化学处理和干法物理处理。
湿法处理可以使用酸或碱溶液来去除表面的污染物或提高表面平整度。
干法处理可以通过离子轰击、等离子体处理或蒸发沉积等方式改善表面的质量和结构。
薄膜生长是在表面处理后，在碳化硅薄膜上沉积所需的层状材料。
常见的薄膜生长方法包括化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）、物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）和分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）等。
这些方法可以在高温或低温条件下生长碳化硅薄膜，控制薄膜的厚度和组分。
沉积是将所需的材料通过化学气相沉积或物理气相沉积等方法直接沉积到碳化硅薄膜上。
沉积可以用于制备导电薄膜、隔离层或表面保护层等。
常见的沉积材料包括金属、高介电常数材料和对碳化硅有特殊功能的材料。
刻蚀是通过化学溶液或等离子体等方式将碳化硅薄膜局部去除的过程。
刻蚀是制造碳化硅器件中非常重要的一步，可以用于形成通道、电极或微结构等。
常见的刻蚀方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。
干法刻蚀常使用氧气、氟化物或氯化物等气体，湿法刻蚀则通常使用酸或碱溶液。
碳化硅相关的新知识
碳化硅相关的新知识随着科技的不断发展，碳化硅作为一种优秀的半导体材料，越来越受到人们的关注。
它具有高硬度、高熔点、优良的化学稳定性和电热性能等特点，使得它在电子、汽车、航空航天、军事等领域有着广泛的应用前景。
下面就对碳化硅的相关知识进行详细的介绍。
一、碳化硅材料特性碳化硅（SiC）是由碳元素和硅元素组成的一种化合物，其晶体结构中每个碳原子都与四个硅原子形成共价键，每个硅原子也与四个碳原子形成共价键，形成一个连续的三维网络。
这种晶体结构使得碳化硅具有极高的硬度、熔点和化学稳定性，以及优良的导热性和电性能。
此外，碳化硅还具有良好的抗辐射性能和抗氧化性能，使其在极端环境下也有广泛的应用。
二、碳化硅在电子器件中的应用由于碳化硅的优异电性能和高温稳定性，它在电子器件领域有着广泛的应用。
在电力电子领域，碳化硅材料可以用于制造高频率、高效率的功率器件，如电力电子开关、直流输电装置、电机控制设备等。
在微波器件领域，碳化硅材料可用于制造高频率、高功率的微波管、行波管、磁控管等器件。
此外，碳化硅在光电子器件领域也有着广泛的应用，如制造高温、高频率的激光器、探测器等器件。
三、碳化硅在新能源汽车领域的应用随着新能源汽车的快速发展，碳化硅在新能源汽车领域的应用也越来越广泛。
由于碳化硅具有优良的导热性和电性能，它可以用于制造新能源汽车中的电机控制器、车载充电桩、电池管理系统等关键部件。
此外，碳化硅还可以用于制造新能源汽车中的燃料电池和太阳能电池等部件。
四、碳化硅在高温炉窑领域的应用碳化硅陶瓷具有优良的耐高温性能和化学稳定性，因此在高温炉窑领域有着广泛的应用。
它可以用于制造高温炉窑的炉衬材料、炉管、炉口等部件，还可以用于制造高温过滤器、热工仪表等部件。
此外，碳化硅陶瓷还可以用于制造火箭喷嘴、燃烧室等部件，提高发动机的性能和寿命。
五、碳化硅的合成与制备方法碳化硅的合成与制备方法有多种，其中最常见的是高温合成法和化学气相沉积法。
一维碳化硅纳米材料的制备及其电磁波吸收应用进展
一维碳化硅纳米材料的制备及其电磁波吸收应用进展目录一、内容概览 (2)1.1 碳化硅纳米材料的研究背景与意义 (3)1.2 一维碳化硅纳米材料的发展历程 (4)1.3 一维碳化硅纳米材料的制备方法概述 (6)二、一维碳化硅纳米材料的制备方法 (7)2.1 化学气相沉积法 (9)2.1.1 优点与缺点 (10)2.1.2 具体操作过程 (11)2.2 溶液沉积法 (12)2.2.1 优点与缺点 (13)2.2.2 具体操作过程 (14)2.3 电泳沉积法 (15)2.3.1 优点与缺点 (16)2.3.2 具体操作过程 (18)2.4 光催化法 (18)2.4.1 优点与缺点 (20)2.4.2 具体操作过程 (21)2.5 其他制备方法 (22)2.5.1 机械剥离法 (24)2.5.2 化学气相输运法 (24)三、一维碳化硅纳米材料的电磁波吸收性能 (25)3.1 电磁波吸收原理简介 (27)3.2 一维碳化硅纳米材料作为电磁波吸收材料的优势 (28)3.3 不同形貌和结构的一维碳化硅纳米材料的电磁波吸收性能比较29 3.3.1 线性纳米结构 (30)3.3.2 分支纳米结构 (31)3.3.3 量子点纳米结构 (32)四、一维碳化硅纳米材料在电磁波吸收应用中的挑战与机遇 (34)4.1 应用中的挑战 (35)4.1.1 提高电磁波吸收剂的电磁波吸收效率 (36)4.1.2 优化电磁波吸收剂的厚度和重量 (37)4.1.3 实现电磁波吸收剂的低成本生产 (38)4.2 应用中的机遇 (39)4.2.1 新型电磁波吸收材料的研发 (40)4.2.2 电磁波吸收技术在多个领域的应用拓展 (42)4.2.3 与其他功能材料的复合研究 (43)五、结论与展望 (45)一、内容概览本论文综述了一维碳化硅纳米材料的制备工艺、结构特性及其在电磁波吸收领域的应用进展。
通过详细阐述碳化硅纳米材料的合成方法、物理化学性质，以及其在吸波材料、天线罩、雷达隐身等方面的应用潜力，为相关领域的研究提供了宝贵的参考。
碳化硅生产工艺流程
碳化硅生产工艺流程碳化硅是一种重要的无机材料，广泛应用于电子、化工、冶金等领域。
其生产工艺流程主要包括原料准备、炉料制备、炭素化反应、物理处理和产品制取等步骤。
一、原料准备碳化硅的主要原料为高纯度的石墨和硅质原料。
石墨一般需要进行氧化、还原等处理，使其纯度达到要求。
硅质原料一般采用高纯度的二氧化硅或硅金属。
同时还需要准备一定量的助熔剂和添加剂，以提高碳化硅的性能。
二、炉料制备将高纯度的石墨和硅质原料按一定比例混合，并加入助熔剂和添加剂。
然后通过粉碎、混合、压制等步骤制备成炉料。
同时，需要进行炉料的筛选和质量检测，确保炉料的均匀性和质量。
三、炭素化反应将炉料装入电阻炉、高频感应炉或电弧炉等反应器中，通过加热至高温下进行炭素化反应。
炭素化反应是指在高温下，石墨碳和硅形成碳化物SiC的反应。
反应温度通常在2000-2500℃之间，反应时间较长，一般需要12-36小时。
在反应过程中，需要控制好反应温度、气氛和反应时间等参数，以确保反应的顺利进行。
四、物理处理炭化反应结束后，需要将反应产物进行冷却和分级处理。
首先将反应产物经过冷却设备冷却至室温。
然后进行粉碎、筛分和磁选等步骤，以得到所需要的粒度和纯度的碳化硅产品。
同时还需要对产物进行质量检测，以确保产品的合格率。
五、产品制取在物理处理后，还需要对碳化硅进行进一步的成型和烧结，以得到所需要的成品。
碳化硅可通过压制、注射成形、蒸汽沉积等工艺制成所需形状的产品。
然后将制好的成品放入烧结炉中，在高温下进行烧结，将碳化硅的颗粒互相结合，形成致密的块体。
烧结温度一般在2100-2300℃之间，烧结时间也较长。
烧结后的产品还需要进行表面处理和质量检测，以提高其性能和质量。
碳化硅生产工艺流程涉及到多个步骤和设备，需要掌握一定的化工和冶金技术，同时还需要严格控制各个环节的工艺参数，确保产品的质量和性能达到要求。
随着技术的不断进步和创新，碳化硅生产工艺也在不断改进和优化，以提高产品的品质和生产效率。
碳化硅单晶的制作工艺
碳化硅单晶的制作工艺碳化硅（SiC）是一种重要的半导体材料，具有优异的热力学性能和电学性能，被广泛应用于功率电子器件、光电子器件、传感器等领域。
碳化硅单晶是碳化硅材料中应用最广泛的形态之一，其制备工艺相对复杂，主要包括原料准备、晶体生长和晶片加工等环节。
下面将详细介绍碳化硅单晶的制作工艺。
1. 原料准备碳化硅单晶材料主要以高纯度的SiC粉末为原料，通过热力学方法生长单晶。
首先需要选取合适的碳化硅粉末作为原料，粉末的纯度和颗粒大小对最终晶体的质量具有重要影响。
一般情况下，选用粉末直径在1-5μm范围内的高纯度碳化硅粉末，将其进行预热处理，以去除粉末表面的杂质物质。
同时，还需要准备适量的溶剂和助熔剂，用于促进碳化硅晶体的生长。
2. 晶体生长碳化硅单晶的生长主要有物理气相沉积法（PVT）、气相反应法（VGF）和液相培养法（LPE）等多种方法。
其中，PVT法是目前制备碳化硅单晶最为常用的方法。
具体步骤如下：(1) 预制块材料的制备：将选取的碳化硅粉末与适量的溶剂和助熔剂混合均匀，在高温高压的环境下进行热压成块，得到具有初始晶种的块材料。
(2) 热力学生长晶体：将预制块材料置于石墨坩埚中，置于高温电炉中，通过升温保温，使块材料中的碳化硅物质逐渐蒸汽化，然后在低温区域结晶成块状的高纯度碳化硅单晶。
(3) 晶体的收集和表面处理：在晶体生长完成后，需要将碳化硅单晶从石墨坩埚中取出，经过切割和表面抛光等工艺处理，得到所需尺寸和表面平整度良好的碳化硅单晶片。
3. 晶片加工碳化硅单晶片的加工是制备器件的关键环节，主要包括切割、打磨、抛光、腐蚀和清洗等过程。
首先，对碳化硅单晶块材料进行切割，制备出所需要尺寸和形状的基片。
然后，对切割后的基片进行表面打磨和抛光处理，以提高其表面质量和光学性能。
接下来，对碳化硅单晶进行化学腐蚀或干法腐蚀等工艺处理，去除加工产生的瑕疵和杂质。
最后，对表面清洗，去除残留的腐蚀剂和杂质，得到最终的碳化硅单晶片。
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1 目 录 摘要 …………………………………………………………………1 关键字 ………………………………………………………………1 1碳化硅的合成与制备 …………………………………………………1 2 SiC陶瓷的主要应用领域…………………………………………………3 3结束语 ………………………………………………………………5 参考书目 ………………………………………………………………5 1
碳化硅陶瓷的制备与应用 摘要：碳化硅陶瓷材料由于抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，广泛的应用于各个领域。本文通过对碳化硅陶瓷材料的的发展历程，特性及国内外研究状况提出了几种碳化硅陶瓷的烧结方法，并讨论其发展趋势。 关键词：碳化硅；合成与制备；烧结；应用； 1、碳化硅陶瓷的合成与制备 SiC由于其共价键结合的特点，烧结时的扩散速率相当低，即使在的2100℃的高温，C和Si的自扩散系数也仅为1.5×10-10和2.5×10-13 cm2/s所以，很难采取通常离子键结合材料所用的单纯化合物常压烧结途径来制取高致密化材料，必须采用一些特殊的工艺手段或依靠第二相物质促进其烧结。 SiC很难烧结。其晶界能与表面能之比很高,不易获得足够的能量形成晶界而烧结成块体。SiC烧结时的扩散速率很低,其表面的氧化膜也起扩散势垒作用。因此,碳化硅需要借助添加剂或压力等才能获得致密材料。本制件采用Al-B-C作为烧结助剂。硼(B)在SiC晶界的选择性偏析减小晶界能,提高烧结推动力,但过量的B会使SiC晶粒异常长大。添加C(碳)可以还原碳化硅表面对烧结起阻碍作用的SiO2膜,并使表面自由能提高。但过多的碳,使制品失重,密度下降。铝(Al)有抑制晶粒长大的作用,并有增强硼的烧结助剂作用,但过量的Al却会使制件的高温强度下降。因此,必须通过试验合理确定Al,B,C的用量。 目前制备SiC陶瓷的主要方法有无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结等。 1.1 碳化硅陶瓷的无压烧结 无压烧结被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法，通过无压烧结工艺可以制备出复杂形状和大尺寸的SiC部件。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。对含有微量SiO2的β-SiC可通过添加B和C进行常压烧结，这种方法可明显改善SiC的烧结动力学。掺杂适量的B，烧结过程中B处于SiC晶界上，部分与SiC形成固溶体，从而降低了SiC的晶界能。掺杂适量的游离C对固相烧结有利，因为SiC表面通常会被氧化有少量SiO2生成，加入的适量C有助于使SiC表面上的SiO2膜还原除去，从而增加了表面能。然而#对液相烧结会产生不利影响，因为C会与氧化物添加剂反应生成气体，在陶瓷烧结体内形成大量的开孔,影响致密化进程。SiC的烧结工艺中，原料的纯度、细度、相组成十分重要。S.Proehazka通过在超细β-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。但SiC-B-C系统属于固相烧结的范畴，需要的烧结温度较高，并且断裂韧性较低，断裂模式为典型的穿晶断裂，晶粒粗大且均匀性差。国外对SiC的研究焦点主要集中于液相烧结上，即以一定数量的2
烧结助剂，在较低的温度下实现SiC致密化。SiC的液相烧结相对于固相烧结，不仅烧结温度有所降低，微观结构也改善了，因而烧结体的性能也较固相烧结体有所提高。 通过对SiC陶瓷显微结构的研究发现，断裂韧性好的SiC陶瓷晶粒粗大并且呈棒状结构。棒状晶粒在提高断裂韧性的同时，降低了SiC陶瓷的强度。为了在降低烧结温度的同时获得较好的强度和韧性，许多人通过不同的添加剂以调整玻璃相的组分，试图改善陶瓷的烧结性能。烧结过程中，由于晶界液相的引入和独特的界面结构导致了界面结构弱化，材料的断裂也变为完全的沿晶断裂模式，结果使材料的强度和韧性显著提高。但考虑到采用Al2O3添加剂，生成低熔点、高挥发性的玻璃相，在较高的温度时将发生强烈挥发，引起材料的失重，对材料的致密化产生不利的影响，所以要适当提高添加剂中Al2O3的质量分数。 1.2 碳化硅陶瓷的热压烧结 SiC的共价键很强，致使烧结时的体积和晶界扩散速率相当低；SiC晶粒表面的SiO2薄膜，同时也起到了扩散势垒的作用。因此不使用添加剂或高压力，将SiC烧结到高的密度是相当困难的。Nadeau指出，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等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结最有效的添加剂。F.F.Lange研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。为了进一步降低烧结温度，降低生产成本，世界各国投入大量的人力、物力、财力进行了深入的研究。热压烧结虽然能降低烧结温度，并且具有较高的烧结密度和抗弯强度。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。 1.3 碳化硅陶瓷的热等静压烧结 传统的烧结工艺（无压烧结或热压烧结），如果不加入适当的添加剂，纯SiC很难烧结致密。为了获得致密的SiC烧结体，必须采用亚微米级SiC细粉，并加入少量合适的烧结添加剂。但是添加剂的引入，SiC陶瓷的许多性能必定受到影响。为了克服传统烧结工艺存在的缺陷，Duna以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃便获得了密度大于98%、室温抗弯强度高达600MPa左右的细晶SiC陶瓷。尽管热等静压烧结可获得形状复杂的致密SiC制品，并且制品具有较好的力学性能，但是HIP烧结必须对素坯进行包封，所以很难实现工业化生产。 1.4 碳化硅陶瓷的其他烧结方法 要进行SiC陶瓷的低温烧结，还可采用反应烧结。反应烧结SiC又称自结合SiC，反应烧结虽可制得形状复杂的致密SiC陶瓷，并且具有良好的抗热震性，但3
烧结体中相当数量SiC的存在，使得反应烧结的SiC陶瓷高温性能较差。所谓反应烧结,是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应,使坯件质量增加,孔隙减小,并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。同其它烧结工艺比较,反应烧结在致密过程中的尺寸变化小,可以制造尺寸精确的制品。对于反应烧结的SiC特别适合于塑性成形方法成型(如冷静压和模压等)。其塑化剂可用热固性树脂如酚醛树脂。不必像其他陶瓷的生产那样在成形后除去塑化剂。因为塑化剂是提供与硅反应的碳源的载体。八十年代国外又通过微波烧结技术成功地在较低的温度下烧结了SiC陶瓷，但微波烧结的机理还很不清楚，所以关于这一方面的报道仍很少。 2、 SiC陶瓷的主要应用领域 2.1 磨料 由于其超硬性能，可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料，广泛应用于机械加工行业。我国工业碳化硅主要作磨料用，黑色碳化硅制成的磨具，多用于切割和研磨抗张强度低的材料，如玻璃、陶瓷、石料和耐火物等，同时也用于铸铁零件和有色金属材料的磨削。绿色碳化硅制成的磨具，多用于硬质合金、钛合金、光学玻璃的磨削，同时也用于缸的珩磨及高速钢刀具的精磨。立方碳化硅专用于微型轴承的超精磨，采用W3.5立方碳化硅微粉制成的油石对轴承(材料ZGCrl5)超精磨，其光洁度可由9直接磨到12以上。因此，在相同粒度的其他磨料中，立方碳化硅的加工效率最高。 2.2 耐火材料 国外将碳化硅用作耐火材料的数量大于用作磨料。我国亦在不断扩大这方面的应用，根据国外厂商的习惯，耐火材料黑色碳化硅通常分为3种牌号： ①高级耐火材料黑碳化硅。这种牌号的化学成分要求与磨料用黑色碳化硅完全相同，主要用以制造高级碳化硅制品，如重结晶碳化硅制品、燃气轮机构件、喷嘴、氮化硅结合碳化硅制件、高炉高温区衬材、高温窑炉构件、高温窑装窑支承件、耐火匣钵等。 ②二级耐火材料黑色碳化硅，含碳化硅大于90%。主要用于制造耐中等高温的窑炉构件，如马弗炉炉衬材料等。这些构件除利用碳化硅的耐热性、导热性外，在很多场合还兼用它的化学稳定性。 ③低品位耐火材料黑色碳化硅，其碳化硅含量要求大于83%，主要用于出铁槽、铁水包，炼锌业和海绵铁制造业等的内衬。 2.3 脱氧剂 炼钢时通常要使用硅铁脱氧，近代发展了用碳化硅代替硅铁作脱氧剂，炼出的钢质量更好、更经济。因为用碳化硅脱氧时，成渣少而且很快，有效地减少了渣中某些有用元素的含量，炼钢时间短而成分更好控制，脱氧剂黑色碳化硅在美4
国和日本等国家的钢铁工业中用得很普遍。磨料用或耐火材料用碳化硅在炉中所生成的适合于作脱氧剂的物料，都能全部销售应用于生产而无须回炉，产品综合利用率高，生产的经济效果极佳。 2.4 军事方面 用碳化硅陶瓷与其他材料一起组成的燃烧室及喷嘴，已应用于火箭技术中。碳化硅基复合材料制备的阿丽亚娜火箭尾喷管已成功应用。碳化硅密度居中，比Al2O3轻20%，硬度和弹性模量较高，价格比B4C低得多，还可用于装甲车辆和飞机机腹及防弹防刺衣等。碳化硅材料还具有自润滑性及摩擦系数小，约为硬质合金的一半。它的抗热震性好、弹性模量高等特点在一些特殊地方获应用，如用来制成高功率的激光反射镜其性能优于铜质，由于密度低、刚性好、变形小。CVD与反应烧结的碳化硅轻量化反射镜已经在空间技术中大量使用。 2.5 电气和电工 利用碳化硅陶瓷的高热导性能，绝缘性好作为大规模集成电路的基片和封装材料。碳化硅发热体是一种常用的加热元件，由于它具有操作简单方便，使用寿命长，使用范围广等优点，成为发热材料中最经久耐用且价廉物美的一种，使用温度可达1600℃。此外，碳化硅还可用做避雷器的阀体和远红外线发生器等[11]。 2.6 耐磨及高温件 利用碳化硅陶瓷的高硬度、耐磨损、耐酸碱腐蚀等性能，在机械工业、化学工业中被用来制备新一代的机械密封材料，如滑动轴承、耐腐蚀的管道、阀片和风机叶片。尤其是作为机械密封材料已被国际上确认为自金属、氧化铝、硬质合金以来第四代基本材料，它的抗酸、抗碱性能与其它材料相比是极为优秀的，几乎没有一种材料可与之相比。利用碳化硅陶瓷的高热导性能，可用于冶金工业窑炉中的高温热交换器等，使用温度可达1300℃；用电镀方法将碳化硅微粉涂敷于水轮机叶轮上，可以大大提高叶轮的耐磨性能，延长其检修周期。用机械压力将立方碳化硅磨粉与W28微粉压入内燃机的汽缸壁上，可延长缸体使用寿命达1倍以上。使用碳化硅与硼砂的混合物对45#钢收割机刀片进行表面渗硼化学热处理，可使其渗硼层的硬度达到克氏显微硬度1800~2000kg/mm2，使其使用寿命延长数倍。用碳化硅制成的托辊，早已成功地应用于轧钢机上，它比金属托辊有更好的耐热性与耐磨性，并能改善所轧钢材的质量。用碳化硅材料制成的砂泵及水力旋流器，具有很好的耐磨性能；用碳化硅材料制成的缸套等耐磨件可广泛用于石油和化工等行业。碳化硅还可作为高温热机械用材料，被首选为热机械的耐高温部件。诸如：作高温燃汽轮机的燃烧室、涡轮的静叶片、高温喷嘴等。用碳化硅制成活塞与气缸套用于无润滑油无冷却的柴油机上，可减少摩擦30%~50%，使噪声明显降低。 SiC陶瓷由于具有良好的物理与化学性能，在各工业部门内应用已倍受关注，