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?，在發(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(diǎn)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?，能?/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(diǎn)是能在較低溫度下獲得高純和較高強(qiáng)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(qiáng)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：