反应烧结碳化硅的研究与进展(1)
碳化硅研究报告
碳化硅研究报告碳化硅研究报告一、概述碳化硅（SiC）是一种重要的半导体材料，具有广阔的应用前景。
它具有高硬度、高耐热性、高耐腐蚀性、高电导率和高耐辐射能力等特点，适用于高温、高功率、高频和高辐射等特殊环境。
本报告主要介绍碳化硅的制备方法、晶体结构、物理性质和应用领域等方面的研究进展。
二、制备方法碳化硅的制备方法主要包括热解法、热氧化法、气相沉积法、液相沉积法和溶胶-凝胶法等。
其中，气相沉积法是目前最为成熟的制备方法，具有高纯度、高均一性、高晶体质量和较大的制备规模等优点。
该方法通过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）等方式，将预先处理好的碳化硅源材料在相应的氧化物或气体条件下沉积到基板表面上，形成薄膜或晶体。
三、晶体结构碳化硅是一种有序的、具有类似金刚石结构的纯物质。
它的晶体结构可以分为两种：4H-SiC和6H-SiC。
其中，4H-SiC晶体结构是最为稳定的一种，由正六面体的硅原子和八面体的碳原子交替排列而成，具有良好的电学、机械和光学性能。
6H-SiC晶体结构则由双六面体的硅原子和双八面体的碳原子交替排列而成，比4H-SiC结构稳定性略差，但在某些特定的应用领域中也具有重要的用途。
四、物理性质碳化硅具有多种优异的物理性质。
它的硬度和弹性模量都比较高，大约是金刚石的85%和钨钢的三倍。
同时，碳化硅的导热系数接近铜的水平，热膨胀系数比较小，机械强度高，具有优异的抗热、抗辐射和耐腐蚀性能等。
此外，碳化硅的能隙较大，光谱范围广，干扰较小，适用于多种光学和电子应用领域。
五、应用领域碳化硅具有广泛的应用前景，主要应用于功率电子、射频微波、光电子和传感器等领域。
其中，功率电子领域是碳化硅最为重要的应用领域之一。
通过利用其高击穿场强、高电热导率和高温耐受性等特点，可以制造出高效、低损耗、高功率密度、高频率和高稳定性的晶体管、整流器、变频器、逆变器等功率电子器件，被广泛应用于电力电子、航空航天、军事装备等高端领域。
碳化硅陶瓷固相烧结的烧结机理及研究进展简
导 了整个 的升 华 过 程 ， Ｓ ｉ — Ｃ体 系 中存 在 的 各 气
相在 碳化 硅 晶母 上发 生 扩 散凝 聚 ， 促 进 了碳 化 硅
时空 位 的漂 移 方 向 取 决 于 不 同 部 位 的空 位 浓 度
的不 同 。原子 或离 子 的反 向扩 散 即为 空 位扩 散 。 首先 ， 进行 从最 大 浓度 部 位 向最 低 浓 度 部 位 的空
生收 缩 。气 孔 形 状 的变 化 对 坯 体 一 些 宏 观 性 质 有可观 的影 响 ， 但 不影 响坯 体 密 度 。气 相 传 质 过 程要 求 把 物 质 加 热 到 可 以 产 生 足 够 蒸 汽 压 的
温度 引。
２ ． ２ 扩散 传质 机理
结成 本 高且难 以制 备 复 杂形 状 的碳 化 硅 陶 瓷［ ６ ］ 。 相 对于 热压 烧结 技 术 ， 无 压 烧 结 制 备 的碳 化 硅 陶 瓷 的致 密 性 稍 有 逊 色 ， 但是 ， 无 压 烧 结 可 制 备 复 杂 形状 且厚 度较 大 的碳 化 硅 陶 瓷 制 品 ， 生产 成 本
种通 过气 相 的传 质 趋 势 ， 这 种传 质 过 程 仅 仅 在 高
温下蒸 汽 压较 大 的系统 内进 行【 １ 。
蒸 发一 凝 聚 传 质 的特 点 是 烧 结 时 颈 部 区 域 扩大 ， 球形 改变 为椭 圆 ， 气孑 Ｌ 形状改变， 但 球 与 球
之 间的 中心距不 变 ， 在 这 种 传质 过 程 中坯 体 不 发
晶体 长 大 。 固相 烧 结 的碳 化 硅 颗 粒 晶体 比较 规 则， 但 内部也会 有 一定量 的气 孔产 生 。
为 防止 晶粒生 长 过程 中碳 化 硅 发 生 氧 化 ， 在 碳化 硅 的无压 烧结 中 ， 一 般 需 通惰 性 气 氛 保 护 防
碳化硅陶瓷的液相烧结及其研究进展
高温下, 金属氧化物可能与碳化硅的反应 是: 2SiC( s) + aMxOy( s, l) y 2Si( s, l ) + bM( s, l ) +2CO( g) 2SiC( s) + cMxOy( s, l) y 2Si( s, l ) + dM( s, l ) +2CO( g) 利用该反应原理, Negita 在热力学基础 上计算出一组可用作候选添加剂的氧化物, 各种氧化物与碳化硅作用强弱的分布（图1）
3.通过液相烧结的改善:
近来国内外SiC 陶瓷的研究焦点主要集 中于一种新的烧结方法---- 液相烧结上, 即 以一定的单元或多元低共熔氧化物为烧结 助剂, 在较低温度下实现了碳化硅的致密化。 低温液相烧结同固相烧结相比在结构上得 到明显改善----晶粒细小均匀且呈等轴晶状, 同时由于晶界液相的引入和独特的界面结 合弱化, 材料的断裂也变为完全的沿晶断裂 模式, 材料的强度和韧性显著提高。
碳化硅陶瓷的液相烧 结及其研究进展
PPT制作者:盛建飞 学号: 1045562119
一.碳化硅陶瓷发展概况
1.碳化硅陶瓷的优越性 高性能结构陶瓷愈来愈受到关注, 而高温 结构陶瓷更是研究的热点。以碳化硅为主的 非氧化物陶瓷因为耐高温、耐腐蚀、耐磨和 高温强度高等优点在机械、化工、能源、军 工等方面具有潜在的应用前景, 成为最具前 途的高温结构材料。
4. 3 表面强化与增韧:
即液相烧结SiC 陶瓷的高温等静压后处理。 HIP 后处理工艺是基于消除材料内部的残 余气孔及缺陷, 调整相组成及显微结构, 达 到改善材料性能的目的。一方面高压高温 下, 可以进一步强化碳化硅晶粒之间以及碳 化硅晶粒与第二相之间的反应与结合, 另一 方面如果材料本身与气体之间存在反应活 性时, 则可能的化学反应就会发生。已有的 研究结果表明,SiC 陶瓷经过表面氮化后处 理, 可以明显改善材料的力学性能。
短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究共3篇
短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究共3篇短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究1短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究随着科学技术的不断发展，人类对于材料的要求也越来越高。
在工业和科技领域，高强度和高温稳定性材料的需求愈加迫切。
碳化硅材料因其高温、高硬度和高强度等优异性能而备受关注。
短纤维增强反应烧结碳化硅材料是一种新型的高性能材料，能够满足高温、高强度等苛刻条件下的使用要求。
本文主要介绍一种制备短纤维增强反应烧结碳化硅材料的方法，并研究其性能。
首先，采用化学气相沉积法制备出碳化硅长丝；然后通过制备纤维增强体和反应烧结工艺，制备出短纤维增强碳化硅复合材料；最后对其性能进行测定与分析。
在实验中，我们首先对碳化硅长丝进行了SEM观察，结果表明碳化硅长丝的直径为5-10μm，长度为150-200μm。
接着，我们对长丝进行了纤维增强处理，并使用反应烧结工艺将其制备为短纤维增强碳化硅复合材料。
在制备过程中，我们选择了最佳的工艺参数，包括烧结温度、保温时间和预压力等。
最终获得了具有优异力学性能的短纤维增强碳化硅复合材料。
通过对制备材料进行XRD、SEM和力学性能测试等分析，我们发现，该短纤维增强反应烧结碳化硅具有很好的化学稳定性和高温稳定性，具有纵向和横向的力学强度、硬度高，并具有良好的抗腐蚀性。
其中，短纤维增强材料的强度明显高于自由碳化硅材料。
综上，本文通过化学气相沉积法制备碳化硅长丝，采用纤维增强和反应烧结工艺将其制备为短纤维增强碳化硅复合材料，成功获得了高强度、高温稳定性的材料。
未来我们将继续研究，进一步优化制备工艺，并为其在高温、高强度领域的应用提供更为可靠的基础资料本研究采用化学气相沉积法和反应烧结工艺，制备出高强度、高温稳定性的短纤维增强碳化硅复合材料。
通过SEM观察和力学性能测试，该材料具有优异的化学稳定性和高温稳定性，同时具有纵向和横向的力学强度和硬度。
未来的研究方向是进一步优化制备工艺，提高材料的性能并将其应用于高温、高强度领域短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究2短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究随着高新技术的发展，碳化硅材料在材料学领域中被广泛应用。
反应烧结碳化硅研究进展
研究表明, Si2Mo 合金浸渗坯体对渗入过程动 力学几乎没有影响[ 12] 。
反应烧结碳化硅的基本原理如下: 高温下硅 渗入含碳坯体, 并与碳反应生成碳化硅, 使坯体获 得烧结。反应烧结工艺的特点决定了其中一般含 有量 8% ~ 12% ( 质量分数) 左右的游离硅, 其余 为碳化硅。
反应烧结具有工艺简单, 烧结时间短, 烧结温
度和成本远低于热压和无压烧结碳化硅, 净尺寸 烧结( 烧结前后尺寸无变化) , 易制备大型复杂形 状制品等优点。
虽然 RBSC 具有许 多优异性能, 但本质上还 是一种脆性材料, 这限制了它在实际工程中的应 用范围。
/ Silicomp0材料中用碳纤维代替碳粉, 虽然生 成的碳化硅保留了碳纤维的原始形貌, 但是由于 这种假纤维形貌的碳化硅并不是真正的纤维, 因 此材料的韧性并不好。随着纤维增强陶瓷基复合
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硅酸盐通报 2002 年第 1 期
关键词 反应烧结 碳化硅 性能
1 引言
碳化硅具有各种优异的性能, 如超硬耐磨、高 热导率和机械强度、低热膨胀系数、耐化学腐蚀、 高温稳定性( 直到 2500 e 的分解温度) 、有用的电 阻特性等。碳化硅是所有非氧化物陶瓷中抗氧化 性能最好的一种。
以上的性能使得碳化硅作为一种结构材料广 泛用于高温、高压、腐蚀、辐射、磨损等严酷条件下 的工业领域如机械密封件、高温热交换器、高温陶 瓷辐射燃烧器、高载荷长寿命窑具、航空发动机燃 烧室、核燃料冷却堆包覆材料以及高温气冷堆的 炉衬材料等, 碳化硅也是陶瓷发动机部件的候选 材料之一。
真空反应烧结获取碳化硅的工艺
真空反应烧结获取碳化硅的工艺1.引言1.1 概述概述部分可以介绍文章的主题和内容，以及碳化硅在工业领域的重要性。
以下是一个示例：概述随着科技的不断发展，碳化硅作为一种重要的功能陶瓷材料，被广泛应用于多个工业领域。
在制备碳化硅材料的过程中，真空反应烧结技术成为一种重要的制备方法，具有高度的适应性和优越的性能。
本文将重点介绍真空反应烧结获取碳化硅的工艺，详细讨论了其工艺原理和步骤。
同时，我们还会对碳化硅的性质和应用进行探讨，包括它的物理性质和广泛应用于工业领域的各个方面。
在真空反应烧结工艺中，通过在高温和高真空环境下进行粉末烧结，可以获得高纯度的碳化硅材料。
这种工艺具有独特的优势，如高密度、均匀性好、化学稳定性高等，适用于各种碳化硅制品的制备。
此外，我们还将总结真空反应烧结工艺的优势，并展望未来该工艺的发展趋势。
通过深入研究和改进该工艺，我们有望进一步提高碳化硅材料的品质和性能，满足不断发展的科技需求。
综上所述，本文将全面介绍真空反应烧结获取碳化硅的工艺，并探讨其在工业领域的重要性和应用前景。
希望通过本文的阐述，能够增进对该工艺和碳化硅材料的理解，为相关领域的研究和应用提供参考。
文章结构部分的内容可以描述整篇文章的结构安排和各个章节的主要内容。
以下是一个可能的写作内容：1.2 文章结构本篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
首先，概述部分将简要介绍真空反应烧结获取碳化硅的工艺的背景和重要性。
然后，文章结构部分将提供整篇文章的结构安排，包括各个章节的主要内容和关联性。
最后，目的部分将明确说明本篇文章的写作目的。
正文部分是本篇文章的核心，包含两个主要章节：真空反应烧结工艺和碳化硅的性质和应用。
真空反应烧结工艺章节将分为工艺原理和工艺步骤两小节，分别介绍该工艺的基本原理以及具体的工艺步骤和参数。
碳化硅的性质和应用章节则将分别探讨碳化硅的物理性质和广泛应用的领域。
碳化硅陶瓷的液相烧结及其研究进展_武卫兵
・综 述・文章编号:100520639(2002)0120014203碳化硅陶瓷的液相烧结及其研究进展武卫兵1,靳正国2(1.四沙股份有限公司,淄博 255055;21天津大学,天津 300072) 摘要:本文对碳化硅液相烧结添加系统及其烧结机理作了论述。
有氧化物参与的碳化硅的液相烧结可以降低碳化硅的烧结温度,促进碳化硅的致密化,提高碳化硅陶瓷的性能。
沿晶断裂和穿晶断裂混合断裂机理是液相烧结碳化硅陶瓷强度和韧性提高的原因。
表面强化和韧化可以进一步提高碳化硅陶瓷材料的性能。
关键词:碳化硅;液相烧结;添加剂系统;增韧;凝胶注模成形中图分类号:T Q174175+8112 文献标识码:A收稿日期:2001-10-221 引言高性能结构陶瓷愈来愈受到关注,而高温结构陶瓷更是研究的热点。
以碳化硅为主的非氧化物陶瓷因为耐高温、耐腐蚀、耐磨和高温强度高等优点在机械、化工、能源、军工等方面具有潜在的应用前景,成为最具前途的高温结构材料。
70年代初,Prochazka 首先以少量的B 、C 作为添加剂,在无任何压力条件下获得致密的碳化硅烧结体以来,碳化硅陶瓷的研究迅速发展。
但SiC 2B 2C 系统属于固相烧结范畴,需要较高的烧结温度(>2100℃),并且断裂韧性较低,有较强的裂纹强度敏感性;在结构上表现为晶粒粗大且均匀性差,断裂模式为典型的穿晶断裂模式。
这种高脆性和高的烧结温度大大限制了SiC 陶瓷的使用。
从优化材料结构改善断裂行为出发,人们将思路转向复相陶瓷的设计方法,70年代末,Culter 等人发现SiC 和AlN 在1800～2100℃能形成固溶体,此后在SiC 复相陶瓷材料方面涌现出一大批复相系统,并获得较为满意的结果,如,SiC 2T iC 系统,Si 2Z rB 2系统,SiC 2T iB 2系统,SiC 2Al 2O 3系统等。
尽管碳化硅与非氧化物复合系统对SiC 基陶瓷韧性起到一定作用,如,SiC 2T iC ,SiC 2T iB 2,SiC 2AlN 系统等断裂韧性达到4～8MPa ・m 1/2相对于B 、C 添加烧结的碳化硅陶瓷2～3MPa ・m 1/2有了相当大的改善,且使烧结温度降至2100℃以下(1850～2100℃)。
反应烧结碳化硼碳化硅复合材料的研究
凝胶注模成型是制备高性能坯体的一种有效方法,获得高固相体积含量(≥50vol%)、低粘度的料浆是成型的关键所在,但炭黑粒子由于粒径很小(30nm左右),表面积很大,所以易团聚而难以分散均匀。且料浆固相含量过高时,成型的坯体碳密度也会过高而导致烧结困难。为了解决炭黑的分散及成型后坯体碳密度过高的问题,通过加入成孔剂制备了一种低密度的二次炭黑粒子,然后再凝胶注模成型。研究表明,通过制备二次粒子,采用合适的分散剂、级配工艺可以得到高固相、低粘度的料浆且成型后的坯体碳密度合适。最终通过反应烧结获得了密度为3.08g/cm<'3>,室温三点抗弯强度为432MPa的PCRBSC材料。
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图4-8不同B‘C含量烧结体的金相显微照片
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图年8是c含量和固相含量相同的情况下(c含量lO嘶%,固相含量52v01%),
为保证反应烧结的渗硅过程中硅与碳的充分反应,坯体需要具有适当的致密度,既能保证硅的渗入,又能保证坯体及烧结体具有满足应用要求的力学性能。因此,本实验通过调节不同粒径的碳化硅颗粒级配,制备具有一定致密度的坯体,研究原料颗粒级配对坯体密度及烧结体密度的影响。通过对原料颗粒级配的研究,确定了当细碳化硅粉(粒径为3μm)与粗碳化硅粉(粒径为20μm)质量比为3:1时,凝胶注模成型的坯体结构均匀、能够进行机械加工,具有足够的气孔率以保证反应烧结时液硅能够充分渗入坯体内部,与坯体内的碳反应生成碳化硅;同时,凝胶注模成型得到的坯体具有足够的致密度和强度,能够进行机械加工,得到的反应烧结碳化硅具有较高的致密度和力学性能,能够满足在应用中对碳化硅陶瓷力学性能的要求。