碳化矽陶瓷材料具有高溫強度大(dà)，高溫抗氧化性強，耐磨損性能好，熱穩定性，熱彭脹系數小(xiǎo)，熱導率大(dà)，硬度高，抗熱震和耐化學腐蝕等優良特性。在汽車(chē)、機械化工(gōng)、環境保護、空間技術、信息電(diàn)子、能源等領域有着日益廣泛的應用，已經成為一(yī)種在很多工(gōng)業領域性能優異的其他材料不可替代的結構陶瓷。

　　SiC陶瓷的優異性能與其獨特結構密切相關。SiC是共價鍵很強的化合物(wù)，SiC中(zhōng)Si-C鍵的離(lí)子性僅12%左右。因此，SiC強度高、彈性模量大(dà)，具有優良的耐磨損性能。純SiC不會被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等堿溶液侵蝕。在空氣中(zhōng)加熱時易發生(shēng)氧化，但氧化時表面形成的SiO2會抑制氧的進一(yī)步擴散，故氧化速率并不高。在電(diàn)性能方面，SiC具有半導體(tǐ)性，少量雜(zá)質的引入會表現出良好的導電(diàn)性。此外(wài)，SiC還有優良的導熱性。

　　有機聚合物(wù)的高溫分(fēn)解是制備碳化矽的有效技術：

　　一(yī)類是加熱凝膠聚矽氧烷發生(shēng)分(fēn)解反應放(fàng)出小(xiǎo)單體(tǐ),最終形成SiO2和C,再由碳還原反應制得SiC粉。

　　另一(yī)類是加熱聚矽烷或聚碳矽烷放(fàng)出小(xiǎo)單體(tǐ)後生(shēng)成骨架,最終形成SiC粉末。

　　當前運用溶膠一(yī)凝膠技術把SiO2制成以SiO2為基的氫氧衍生(shēng)物(wù)的溶膠/凝膠材料,保證了燒結添加劑與增韌添加劑均勻分(fēn)布在凝膠之中(zhōng),為形成高性能的碳化矽陶瓷粉末提供了條件。

燒結工(gōng)藝

　　無壓燒結

　　無壓燒結被認為是SiC燒結最有前途的燒結方法，根據燒結機理的不同，無壓燒結又(yòu)可分(fēn)為固相燒結和液相燒結。S.Proehazka通過在超細β-SiC粉體(tǐ)(含氧量小(xiǎo)于2%)中(zhōng)同時加入适量B和C的方法，在2020℃下(xià)常壓燒結成密度高于98%的SiC燒結體(tǐ)。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3為添加劑在1850-1950℃燒結0.5μm的β-SiC(顆粒表面含有少量SiO2)，獲得的SiC陶瓷相對密度大(dà)于理論密度的95%，并且晶粒細小(xiǎo)，平均尺寸為1.5μm。

　　熱壓燒結

　　不添加任何燒結助劑，純SiC隻有在極高的溫度下(xià)才能燒結緻密，于是不少人對SiC實行熱壓燒結工(gōng)藝。關于添加燒結助劑對SiC進行熱壓燒結的報道已有許多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金屬添加物(wù)對SiC緻密化的影響，發現Al和Fe是促進SiC熱壓燒結最有效的添加劑。F.F.Lange研究了添加不同量Al2O3對熱壓燒結SiC的性能影響，認為熱壓燒結緻密是靠溶解--再沉澱機理。但是熱壓燒結工(gōng)藝隻能制備形狀簡單的SiC部件，而且一(yī)次熱壓燒結過程中(zhōng)所制備的産品數量很小(xiǎo)，因此不利于工(gōng)業化生(shēng)産。

　　熱等靜壓燒結

　　為了克服傳統燒結工(gōng)藝存在的缺陷，Duna以B和C為添加劑，采用熱等靜壓燒結工(gōng)藝，在1900℃便獲得了密度大(dà)于98%、室溫抗彎強度高達600MPa左右的細晶SiC陶瓷。盡管熱等靜壓燒結可獲得形狀複雜(zá)的緻密SiC制品，并且制品具有較好的力學性能，但是HIP燒結必須對素坯進行包封，所以很難實現工(gōng)業化生(shēng)産。

　　反應燒結

　　反應燒結S iC又(yòu)稱自結合SiC，是通過多孔坯件同氣相或液相發生(shēng)化學反應,使坯件質量增加,孔隙減小(xiǎo),并燒結成具有一(yī)定強度和尺寸精度的成品的工(gōng)藝。是由α—SiC粉和石墨按一(yī)定比例混台成坯體(tǐ)後，并加熱到1650 ℃左右，同時熔滲 Si或通過氣相Si滲入坯體(tǐ)，使之與石墨起反應生(shēng)成β—SiC，把原先存在的α—SiC顆粒結合起來。如果滲Si完全，就可得到完全緻密、無尺寸收縮的反應燒結體(tǐ)。同其它燒結工(gōng)藝比較,反應燒結在緻密過程中(zhōng)的尺寸變化小(xiǎo),可以制造尺寸精确的制品，但燒結體(tǐ)中(zhōng)相當數量SiC的存在，使得反應燒結的SiC陶瓷高溫性能較差。

　　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(yī)方面，SiC陶瓷的力學性能還随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(xià)降。(這是由于燒結體(tǐ)中(zhōng)含有一(yī)定量的遊離(lí)Si，當超過一(yī)定溫度抗彎強度急劇下(xià)降所緻)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。

　　SiC陶瓷的4種燒結方式各有千秋，但是在科技發展如此迅速的今天，迫切需要提高SiC陶瓷的性能，不斷改進制造技術，降低生(shēng)産成本，實現SiC陶瓷的低溫燒結。以達到降低能耗，降低生(shēng)産成本，推動SiC陶瓷産品産業化的目的。