,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。SProehazka通过在超细βSiC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SiCBC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
1
f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。12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。FFLa
ge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。13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),r