上面兩文科眾陶瓷廠帶大家了解了碳化硅工業(yè)陶瓷的無壓燒結(jié)技術(shù)與靜壓燒結(jié)技術(shù),下面繼續(xù)給大家介紹碳化硅陶瓷的第三種燒結(jié)方式---熱等靜壓燒結(jié)。
熱等靜壓燒結(jié):
近年來,為進(jìn)一步提高SiC工業(yè)陶瓷的力學(xué)性能,研究人員進(jìn)行了SiC工業(yè)陶瓷的熱等靜壓工藝的研究工作。研究人員以B和C為添加劑,采用熱等靜壓燒結(jié)工藝,在1900℃便獲得高密度SiC燒結(jié)體。更進(jìn)一步,通過該工藝,在2000℃和138MPa壓力下,成功實現(xiàn)無添加劑SiC陶瓷的致密燒結(jié)。此種高密度碳化硅工業(yè)陶瓷可進(jìn)行一系列陶瓷加工,陶瓷棒加工,陶瓷管加工等。
熱等靜壓燒結(jié):
近年來,為進(jìn)一步提高SiC工業(yè)陶瓷的力學(xué)性能,研究人員進(jìn)行了SiC工業(yè)陶瓷的熱等靜壓工藝的研究工作。研究人員以B和C為添加劑,采用熱等靜壓燒結(jié)工藝,在1900℃便獲得高密度SiC燒結(jié)體。更進(jìn)一步,通過該工藝,在2000℃和138MPa壓力下,成功實現(xiàn)無添加劑SiC陶瓷的致密燒結(jié)。此種高密度碳化硅工業(yè)陶瓷可進(jìn)行一系列陶瓷加工,陶瓷棒加工,陶瓷管加工等。
碳化硅陶瓷管
研究表明:當(dāng)SiC粉末的粒徑小于0.6μm時,即使不引入任何添加劑,通過熱等靜壓燒結(jié),在1950℃即可使其致密化。如選用比表面積24m2/g的SiC超細(xì)粉,采用熱等靜壓燒結(jié)工藝,在1850℃便可獲得高致密度的無添加劑SiC陶瓷。
另外,Al2O3是熱等靜壓燒結(jié)SiC陶瓷的有效添加劑。而C的添加對SiC陶瓷的熱等靜壓燒結(jié)致密化不起作用,過量的C甚至?xí)种芐iC陶瓷的燒結(jié)。
為了克服傳統(tǒng)燒結(jié)工藝存在的缺陷,Duna以B和C為添加劑,采用熱等靜壓燒結(jié)工藝,在1900℃便獲得了密度大于98%、室溫抗彎強(qiáng)度高達(dá)600MPa左右的細(xì)晶SiC陶瓷。盡管熱等靜壓燒結(jié)可獲得形狀復(fù)雜的致密SiC制品,并且制品具有較好的力學(xué)性能,但是HIP燒結(jié)必須對素坯進(jìn)行包封,所以很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
另外,Al2O3是熱等靜壓燒結(jié)SiC陶瓷的有效添加劑。而C的添加對SiC陶瓷的熱等靜壓燒結(jié)致密化不起作用,過量的C甚至?xí)种芐iC陶瓷的燒結(jié)。
為了克服傳統(tǒng)燒結(jié)工藝存在的缺陷,Duna以B和C為添加劑,采用熱等靜壓燒結(jié)工藝,在1900℃便獲得了密度大于98%、室溫抗彎強(qiáng)度高達(dá)600MPa左右的細(xì)晶SiC陶瓷。盡管熱等靜壓燒結(jié)可獲得形狀復(fù)雜的致密SiC制品,并且制品具有較好的力學(xué)性能,但是HIP燒結(jié)必須對素坯進(jìn)行包封,所以很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
碳化硅陶瓷環(huán)
采用熱壓燒結(jié)工藝可以在比無壓燒結(jié)低的溫度下獲得致密的陶瓷燒結(jié)體,且燒結(jié)時間短得多。但熱壓燒結(jié)是采取單向加壓,因而制品的形狀和尺寸要受到模具的限制,一般為圓柱狀或環(huán)狀。此外,單向加壓還使得熱壓燒結(jié)時坯體內(nèi)的壓力分布不均勻,特別是對于非等軸晶系的樣品。熱壓后片狀或柱狀晶粒嚴(yán)重取向,容易造成陶瓷燒結(jié)體在顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能上的各向異性。為了克服無壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)工藝所存在的這些缺陷,人們迫切希望開發(fā)出一種新的燒結(jié)工藝。
熱等靜壓燒結(jié)(也稱高溫等靜壓燒結(jié),Hot Isostatic Pressing Sintering,簡稱HIP)是使材料(粉末、素坯或燒結(jié)體)在加熱過程中經(jīng)受各向均衡壓力,借助于高溫和高壓的共同作用促進(jìn)材料致密化的工藝。該工藝是在1955年由美國Bfittelle Columbus實驗室首先研制成功的,其最初主要應(yīng)用于粉末冶金領(lǐng)域,隨著設(shè)備所能達(dá)到的溫度和壓力的不斷提高,又成功地應(yīng)用到工業(yè)陶瓷領(lǐng)域中的高溫?zé)Y(jié)。
熱等靜壓燒結(jié)技術(shù)的特點:可在較低燒結(jié)溫度下制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻、晶粒較細(xì)且完全致密的材料;可制備出形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,特別是在制備納米材料時對粉體的要求不高,甚至團(tuán)聚嚴(yán)重的粉體也可用于納米陶瓷的制備。
熱等靜壓燒結(jié)(也稱高溫等靜壓燒結(jié),Hot Isostatic Pressing Sintering,簡稱HIP)是使材料(粉末、素坯或燒結(jié)體)在加熱過程中經(jīng)受各向均衡壓力,借助于高溫和高壓的共同作用促進(jìn)材料致密化的工藝。該工藝是在1955年由美國Bfittelle Columbus實驗室首先研制成功的,其最初主要應(yīng)用于粉末冶金領(lǐng)域,隨著設(shè)備所能達(dá)到的溫度和壓力的不斷提高,又成功地應(yīng)用到工業(yè)陶瓷領(lǐng)域中的高溫?zé)Y(jié)。
熱等靜壓燒結(jié)技術(shù)的特點:可在較低燒結(jié)溫度下制備出微觀結(jié)構(gòu)均勻、晶粒較細(xì)且完全致密的材料;可制備出形狀復(fù)雜的產(chǎn)品,特別是在制備納米材料時對粉體的要求不高,甚至團(tuán)聚嚴(yán)重的粉體也可用于納米陶瓷的制備。
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本文“碳化硅工業(yè)陶瓷燒結(jié)---熱等靜壓燒結(jié)”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時間:2021-10-16 14:42:09
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