碳化硅工業陶瓷燒結---反應燒結

反應燒結是碳化硅工業陶瓷燒結的最后一種燒結方式，與其他三種燒結方式相比，它的特點比較顯著，科眾陶瓷廠會在這篇文章中給大家分析一下這四種燒結方式燒結出來的碳化硅陶瓷的不同性能。

首先讓我們一起來了解一下什么是反應燒結。

反應燒結：

SiC的反應燒結法最早在美國研究成功。反應燒結的工藝過程為：先將α－SiC粉和石墨粉按比例混勻，經干壓、擠壓或注漿等方法制成多孔坯體。在高溫下與液態Si接觸，坯體中的Ｃ與滲入的Si反應，生成β－SiC，并與α－SiC相結合，過量的Si填充于氣孔，從而得到無孔致密的反應燒結體。反應燒結SiC通常含有８％的游離Si。因此，為保證滲Si的完全，素坯應具有足夠的孔隙度。一般通過調整最初混合料中α－SiC和Ｃ的含量，α－SiC的粒度級配，Ｃ的形狀和粒度以及成型壓力等手段來獲得適當的素坯密度。

反應燒結SiC又稱自結合SiC，是通過多孔坯件同氣相或液相發生化學反應,使坯件質量增加,孔隙減小,并燒結成具有一定強度和尺寸精度的成品的工藝。是由α—SiC粉和石墨按一定比例混臺成坯體后，并加熱到1650 ℃左右，同時熔滲 Si或通過氣相Si滲入坯體，使之與石墨起反應生成β—SiC，把原先存在的α—SiC顆粒結合起來。 如果滲Si完全，就可得到完全致密、無尺寸收縮的反應燒結體。同其它燒結工藝比較,反應燒結在致密過程中的尺寸變化小,可以制造尺寸精確的制品，但燒結體中相當數量SiC的存在，使得反應燒結的SiC陶瓷高溫性能較差。 反應燒結或反應成型是通過多孔坯件同氣相或液相發生化學反應，使坯件質量增加，孔隙減小，并燒結成具有一定強度和尺寸精度的成品的工藝。同其他燒結工藝比較，反應燒結有如下幾個特點：

①反應燒結時，質量增加，普通燒結過程也可能發生化學反應，但質量不增加。

②燒結坯件不收縮，尺寸不變，因此，可以制造尺寸精確的制品。普通燒結坯件一般發生體積收縮。

③普通燒結物質遷移發生在顆粒之間，在顆粒尺度范圍內，而反應燒結的物質遷移過程發生在長距離范圍內，反應速度取決于傳質和傳熱過程。

④液相反應燒結工藝，在形式上，同粉末冶金中的熔浸法相似．但是，熔浸法中的液相和固相不發生化學反應，也不發生相互溶解，或只允許有輕微的溶解度。

反應燒結氮化硅工業陶瓷是硅粉多孔坯件在1400℃左右和氮氣反應形成的。在反應過程中，隨著連通氣孔的減少，氮氣擴散困難，反應很難進行徹底。因此，反應燒結氮化硅坯件厚度受到限制，相對密度也難達到90%。影響反應過程的因素有坯件原始密度、硅粉粒度和坯件厚度等。對于粗顆粒硅粉，氮氣的擴散通道少，擴散到硅顆粒中心需要時間長，因此反應增重少，反應的厚度薄，坯件原始密度大也不利于反應。

反應燒結氮氧化硅的坯件由Si、SiO2和CaF2（或CaO、MgO等）組成，同氮反應生成Si2ON2。在反應燒結時，CaO、MgO等同SiO2形成玻璃相。氮溶解于熔融玻璃中，Si2ON2晶體從被氮飽和的玻璃相中析出，反應燒結氮氧化硅的密度可以大于90%。氮氧化硅對氯化物和氧氣的抗腐蝕性好，已用作電解池內襯，用于AICI3電解制鋁、ZnCl2電解制鋅。反應燒結碳化硅是SiC-C多孔坯由液相硅浸漬而制成。 采用無壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結和反應燒結的SiC陶瓷具有各異的性能特點。如就燒結密度和抗彎強度來說，熱壓燒結和熱等靜壓燒結SiC陶瓷相對較多，反應燒結SiC相對較低。

另一方面，SiC陶瓷的力學性能還隨燒結添加劑的不同而不同。無壓燒結、熱壓燒結和反應燒結SiC陶瓷具有耐腐蝕陶瓷的性能，對強酸、強堿具有良好的抵抗力，但反應燒結SiC陶瓷對HF等超強酸的抗蝕性較差。就耐高溫陶瓷性能比較來看，當溫度低于900℃時，幾乎所有SiC陶瓷強度均有所提高；當溫度超過1400℃時，反應燒結SiC陶瓷抗彎強度急劇下降。（這是由于燒結體中含有一定量的游離Si，當超過一定溫度抗彎強度急劇下降所致）對于無壓燒結和熱等靜壓燒結的SiC陶瓷，其耐高溫性能主要受添加劑種類的影響。