碳化硅陶瓷。讲解
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热压烧结能降低烧结温度,得到较致密 和抗弯强度高的SiC陶瓷,但是热压工艺效率 低,很难制造形状复杂的SiC 部件。
热等静压烧结能获得形状复杂且力学 性能较好的致密SiC 制品,但是因HIP 烧结必 须对素坯进行包封,目前难以实现工业化生 产。
反应烧结生产工艺成熟, 产品性能稳定, 生产的反应烧结碳化硅密度大于3.02g/cm3 目前此类产品国内需求量大,市场前景良好。
超细SiC纳米微粉的合成及意义
合成法：
用自制的树脂热裂解碳做碳源，用纳米级 SiO2微粉做硅源，在微波炉内合成。原料配比： 按反应式使C过量10%，以减少产品中的含氧量。 准确称取纳米级SiO2和树脂热裂解，以无水乙醇 为介质球磨24h之后烘干压制成型，在氮气下在 微波炉中进行烧结，烧结温度在1300到1500摄 氏度，时间10到20分钟
用途
石油工业 高温高压耐磨 喷嘴轴承密封阀片
微电子工业 大功率散热
密封材料基片
汽车工业 高温燃烧
热交交换器高温管道
化工工业 耐酸碱高温氧化 密封轴承泵部件
航天工业
发动机部件
造纸业 碱性腐蚀
设备部件
激光 大功率、高温 反射屏
喷砂器 高温研磨
喷嘴
矿业 研削
内衬泵部件
热处理 高温气体
热电偶护套、热交换器
原子能 含硼高温水
目录
简述 发展简史 主要成分 制备方法 特点及用途
结语
随着科学技术的发展,尤其能源,现代国防, 空间技术以及汽车工业、海洋工程的迅速发 展,对材料的要求越来越高。这些领域不仅要 求工程材料具备良好的机械性能,而且要求其 具有良好的物理性能。而碳化硅陶瓷正是以 优异的高温力学性能以及优良的耐化学腐蚀 性能得到了越来越广泛的应用
SiC
它是共价化合物，有金刚石的结构， SiC没有熔点、大气压下(2800~2880)摄 氏度分解纯碳化硅是无色透明的，由于含 有游离碳、铁、硅等杂质而呈浅绿或黑色。 它有优良的抗氧化性能，在1550摄氏度的 高温下仍有较好的抗氧化性能，但是在 （800~1140）摄氏度时氧化膜比较疏松， 起不到保护作用。纯SiC是绝缘体，但用杂 质时电阻率大幅下降。它有较高的热导率， 能做热交换器。
SiO2 + 3C = SiC + 2CO
烧结 方法 积体密度 (g/ cm3 ）
断裂韧性( MPa ·m1/ 2)
抗弯强度 ( MPa) 20℃ 1400℃
弹性模量 ( GPa ） 热膨胀系数 (10 - 6/ K) 热导率 ( W/ m ·K) 20℃
1000 ℃
无压烧 结
3.12
3.2
410 410 410 4.7 110 45
碳化硅（ＳｉＣ）最初的用途是作为磨
具、磨料和耐火材料，后发展到作为加热 元件——硅碳电阻棒的原料使用。直到２ ０世纪中叶，特别是７０年代以后，Ｓｉ Ｃ独特的性能才被人们逐渐认识。因为它 具有耐高温、耐磨耗、耐腐蚀及高的热传 导率等特点，被开发的用途越来越多，应 用面越来越广，作为一种新型的精细陶瓷 材料，受到了人们极大的关注。
碳化硅(SiC)陶瓷具有优良的高温力 学性能, 抗氧化性强、耐磨损性好、热 稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、
硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优 良性能,SiC陶瓷的缺点是脆性较大。 SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、 航天、航空、造纸、激光、矿业及原 子能等工业领域获得了广泛的应用。
领域
使用环境
热压烧 结
3.21
3.2
640 650 450 4.8 130 45
热等静 压烧结
3.21
3.8
640 610 450 4.7 220 50
反应烧 结
3.05
3.0
380 300 350 4.5 14ຫໍສະໝຸດ Baidu 50
常压烧结被认为是SiC烧结最有前途的 烧结方法,通过常压烧结工艺可以制备出大 尺寸和复杂形状的SiC陶瓷制品。
密封轴套
其他 加工工程
拉丝磨具
主要优点 耐磨耗热 高导热、高绝缘
耐磨损气密性 耐热冲击的摩擦 耐磨、耐腐蚀 高刚性、高稳定性 耐磨 耐磨 耐热、耐腐蚀 耐放射性 耐磨、耐腐蚀
碳化硅陶瓷在许多工业领域中的应用中 显示了其优良的性能, 因而引起了人们的重 视。在无机非金属材料领域碳化硅陶瓷是 一个很大的家族, 其触角几乎伸遍了所有的 工业领域。但是碳化硅陶瓷的难烧结性和 它的制作工艺复杂和生产成本较昂贵。因 此降低碳化硅陶瓷的烧成温度和寻找新的 廉价的生产工艺仍是材料工作者的研究的 重点, 同时挖掘和开发碳化硅陶瓷(粉末)
意义：
陶瓷粉颗粒越小烧结出的陶瓷强度越高，可能 出出现一些独特性能，还能作为大颗粒的添加剂 提高体系的致密度驱动力。
SiC是在陨石中发现的,在自然 界中几乎不存在,因此,工业上应用 的 SiC 粉末都是热工合成的。 碳 化硅工业生产的主要方法是用石英 砂（二氧化硅）加焦炭(C)直接通 电还原(在电阻炉中),温度通常为 1900℃以上,此时所发生的化学反 应为 :
热等静压烧结能获得形状复杂且力学 性能较好的致密SiC 制品,但是因HIP 烧结必 须对素坯进行包封,目前难以实现工业化生 产。
反应烧结生产工艺成熟, 产品性能稳定, 生产的反应烧结碳化硅密度大于3.02g/cm3 目前此类产品国内需求量大,市场前景良好。
超细SiC纳米微粉的合成及意义
合成法：
用自制的树脂热裂解碳做碳源，用纳米级 SiO2微粉做硅源，在微波炉内合成。原料配比： 按反应式使C过量10%，以减少产品中的含氧量。 准确称取纳米级SiO2和树脂热裂解，以无水乙醇 为介质球磨24h之后烘干压制成型，在氮气下在 微波炉中进行烧结，烧结温度在1300到1500摄 氏度，时间10到20分钟
用途
石油工业 高温高压耐磨 喷嘴轴承密封阀片
微电子工业 大功率散热
密封材料基片
汽车工业 高温燃烧
热交交换器高温管道
化工工业 耐酸碱高温氧化 密封轴承泵部件
航天工业
发动机部件
造纸业 碱性腐蚀
设备部件
激光 大功率、高温 反射屏
喷砂器 高温研磨
喷嘴
矿业 研削
内衬泵部件
热处理 高温气体
热电偶护套、热交换器
原子能 含硼高温水
目录
简述 发展简史 主要成分 制备方法 特点及用途
结语
随着科学技术的发展,尤其能源,现代国防, 空间技术以及汽车工业、海洋工程的迅速发 展,对材料的要求越来越高。这些领域不仅要 求工程材料具备良好的机械性能,而且要求其 具有良好的物理性能。而碳化硅陶瓷正是以 优异的高温力学性能以及优良的耐化学腐蚀 性能得到了越来越广泛的应用
SiC
它是共价化合物，有金刚石的结构， SiC没有熔点、大气压下(2800~2880)摄 氏度分解纯碳化硅是无色透明的，由于含 有游离碳、铁、硅等杂质而呈浅绿或黑色。 它有优良的抗氧化性能，在1550摄氏度的 高温下仍有较好的抗氧化性能，但是在 （800~1140）摄氏度时氧化膜比较疏松， 起不到保护作用。纯SiC是绝缘体，但用杂 质时电阻率大幅下降。它有较高的热导率， 能做热交换器。
SiO2 + 3C = SiC + 2CO
烧结 方法 积体密度 (g/ cm3 ）
断裂韧性( MPa ·m1/ 2)
抗弯强度 ( MPa) 20℃ 1400℃
弹性模量 ( GPa ） 热膨胀系数 (10 - 6/ K) 热导率 ( W/ m ·K) 20℃
1000 ℃
无压烧 结
3.12
3.2
410 410 410 4.7 110 45
碳化硅（ＳｉＣ）最初的用途是作为磨
具、磨料和耐火材料，后发展到作为加热 元件——硅碳电阻棒的原料使用。直到２ ０世纪中叶，特别是７０年代以后，Ｓｉ Ｃ独特的性能才被人们逐渐认识。因为它 具有耐高温、耐磨耗、耐腐蚀及高的热传 导率等特点，被开发的用途越来越多，应 用面越来越广，作为一种新型的精细陶瓷 材料，受到了人们极大的关注。
碳化硅(SiC)陶瓷具有优良的高温力 学性能, 抗氧化性强、耐磨损性好、热 稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、
硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优 良性能,SiC陶瓷的缺点是脆性较大。 SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、 航天、航空、造纸、激光、矿业及原 子能等工业领域获得了广泛的应用。
领域
使用环境
热压烧 结
3.21
3.2
640 650 450 4.8 130 45
热等静 压烧结
3.21
3.8
640 610 450 4.7 220 50
反应烧 结
3.05
3.0
380 300 350 4.5 14ຫໍສະໝຸດ Baidu 50
常压烧结被认为是SiC烧结最有前途的 烧结方法,通过常压烧结工艺可以制备出大 尺寸和复杂形状的SiC陶瓷制品。
密封轴套
其他 加工工程
拉丝磨具
主要优点 耐磨耗热 高导热、高绝缘
耐磨损气密性 耐热冲击的摩擦 耐磨、耐腐蚀 高刚性、高稳定性 耐磨 耐磨 耐热、耐腐蚀 耐放射性 耐磨、耐腐蚀
碳化硅陶瓷在许多工业领域中的应用中 显示了其优良的性能, 因而引起了人们的重 视。在无机非金属材料领域碳化硅陶瓷是 一个很大的家族, 其触角几乎伸遍了所有的 工业领域。但是碳化硅陶瓷的难烧结性和 它的制作工艺复杂和生产成本较昂贵。因 此降低碳化硅陶瓷的烧成温度和寻找新的 廉价的生产工艺仍是材料工作者的研究的 重点, 同时挖掘和开发碳化硅陶瓷(粉末)
意义：
陶瓷粉颗粒越小烧结出的陶瓷强度越高，可能 出出现一些独特性能，还能作为大颗粒的添加剂 提高体系的致密度驱动力。
SiC是在陨石中发现的,在自然 界中几乎不存在,因此,工业上应用 的 SiC 粉末都是热工合成的。 碳 化硅工业生产的主要方法是用石英 砂（二氧化硅）加焦炭(C)直接通 电还原(在电阻炉中),温度通常为 1900℃以上,此时所发生的化学反 应为 :