碳化硅工业陶瓷烧结---反应烧结

反应烧结是碳化硅工业陶瓷烧结的最后一种烧结方式，与其他三种烧结方式相比，它的特点比较显著，科众陶瓷厂会在这篇文章中给大家分析一下这四种烧结方式烧结出来的碳化硅陶瓷的不同性能。

首先让我们一起来了解一下什么是反应烧结。

反应烧结：

SiC的反应烧结法最早在美国研究成功。反应烧结的工艺过程为：先将α－SiC粉和石墨粉按比例混匀，经干压、挤压或注浆等方法制成多孔坯体。在高温下与液态Si接触，坯体中的Ｃ与渗入的Si反应，生成β－SiC，并与α－SiC相结合，过量的Si填充于气孔，从而得到无孔致密的反应烧结体。反应烧结SiC通常含有８％的游离Si。因此，为保证渗Si的完全，素坯应具有足够的孔隙度。一般通过调整最初混合料中α－SiC和Ｃ的含量，α－SiC的粒度级配，Ｃ的形状和粒度以及成型压力等手段来获得适当的素坯密度。

反应烧结SiC又称自结合SiC，是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应,使坯件质量增加,孔隙减小,并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。是由α—SiC粉和石墨按一定比例混台成坯体后，并加热到1650 ℃左右，同时熔渗 Si或通过气相Si渗入坯体，使之与石墨起反应生成β—SiC，把原先存在的α—SiC颗粒结合起来。 如果渗Si完全，就可得到完全致密、无尺寸收缩的反应烧结体。同其它烧结工艺比较,反应烧结在致密过程中的尺寸变化小,可以制造尺寸精确的制品，但烧结体中相当数量SiC的存在，使得反应烧结的SiC陶瓷高温性能较差。 反应烧结或反应成型是通过多孔坯件同气相或液相发生化学反应，使坯件质量增加，孔隙减小，并烧结成具有一定强度和尺寸精度的成品的工艺。同其他烧结工艺比较，反应烧结有如下几个特点：

①反应烧结时，质量增加，普通烧结过程也可能发生化学反应，但质量不增加。

②烧结坯件不收缩，尺寸不变，因此，可以制造尺寸精确的制品。普通烧结坯件一般发生体积收缩。

③普通烧结物质迁移发生在颗粒之间，在颗粒尺度范围内，而反应烧结的物质迁移过程发生在长距离范围内，反应速度取决于传质和传热过程。

④液相反应烧结工艺，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发生化学反应，也不发生相互溶解，或只允许有轻微的溶解度。

反应烧结氮化硅工业陶瓷是硅粉多孔坯件在1400℃左右和氮气反应形成的。在反应过程中，随着连通气孔的减少，氮气扩散困难，反应很难进行彻底。因此，反应烧结氮化硅坯件厚度受到限制，相对密度也难达到90%。影响反应过程的因素有坯件原始密度、硅粉粒度和坯件厚度等。对于粗颗粒硅粉，氮气的扩散通道少，扩散到硅颗粒中心需要时间长，因此反应增重少，反应的厚度薄，坯件原始密度大也不利于反应。

反应烧结氮氧化硅的坯件由Si、SiO2和CaF2（或CaO、MgO等）组成，同氮反应生成Si2ON2。在反应烧结时，CaO、MgO等同SiO2形成玻璃相。氮溶解于熔融玻璃中，Si2ON2晶体从被氮饱和的玻璃相中析出，反应烧结氮氧化硅的密度可以大于90%。氮氧化硅对氯化物和氧气的抗腐蚀性好，已用作电解池内衬，用于AICI3电解制铝、ZnCl2电解制锌。反应烧结碳化硅是SiC-C多孔坯由液相硅浸渍而制成。 采用无压烧结、热压烧结、热等静压烧结和反应烧结的SiC陶瓷具有各异的性能特点。如就烧结密度和抗弯强度来说，热压烧结和热等静压烧结SiC陶瓷相对较多，反应烧结SiC相对较低。

另一方面，SiC陶瓷的力学性能还随烧结添加剂的不同而不同。无压烧结、热压烧结和反应烧结SiC陶瓷具有耐腐蚀陶瓷的性能，对强酸、强碱具有良好的抵抗力，但反应烧结SiC陶瓷对HF等超强酸的抗蚀性较差。就耐高温陶瓷性能比较来看，当温度低于900℃时，几乎所有SiC陶瓷强度均有所提高；当温度超过1400℃时，反应烧结SiC陶瓷抗弯强度急剧下降。（这是由于烧结体中含有一定量的游离Si，当超过一定温度抗弯强度急剧下降所致）对于无压烧结和热等静压烧结的SiC陶瓷，其耐高温性能主要受添加剂种类的影响。