国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展

碳化硅陶瓷材料具有良好的耐磨性、导热性、抗氧化性及优异的高温力学性能,被广泛应用于能源环保、化工机械、半导体、国防军工等领域.然而,由于碳化硅为强共价键化合物,且具有低的扩散系数,导致其在制备过程中的主要问题之一是烧结致密化困难.因此,大量研究工作通过烧结技术的研究与烧结助剂的选择和优化等手段促进碳化硅致密化过程,降低烧结温度,细化晶粒,改善碳化硅陶瓷材料的各项性能.本文基于对碳化硅材料烧结行为、显微结构以及力学性能的认识,综述了碳化硅烧结工艺的发展及烧结助剂的选择标准,同时分析和介绍了碳化硅陶瓷材料在传统工业与现代科技领域的应用现状.     

碳化硅-二硼化钛复合材料烧结工艺研究

采用无压烧结工艺,研究不同烧结温度和不同烧结助剂含量的碳化硅-二硼化钛复合陶瓷的固相烧结机理及其对复合陶瓷致密化的影响。研究结果表明:当B含量在0.4～2%变化时,烧结密度随B含量增加一直下降,在B含量为0.4%时烧结密度最大;当C含量在2～4%变化时,烧结密度随C含量增加而增加,在3%时达到最大值后又下降。在烧结温度约为2180℃时,碳化硅-二硼化钛复合陶瓷有最大的密度。     

低温烧结碳化硅陶瓷分离膜的制备及其油水分离性能（英文）

碳化硅陶瓷分离膜具有高亲水性、耐化学腐蚀、抗膜污染等优异性能,在大宗废水、强腐蚀废水、高温废水等的高效处理中受到广泛的关注。然而,碳化硅是典型的强共价键化合物,碳化硅陶瓷膜制备过程具有烧结温度高、制备能耗大等问题。本文采用优选的低熔点化合物作为烧结助剂,经1 000℃烧结制备了高强度、孔径均匀的碳化硅陶瓷分离膜。研究了烧结助剂含量对碳化硅陶瓷膜微观结构、孔径分布、相组成及油水分离性能等的影响。研究表明,低熔点烧结助剂连接碳化硅颗粒形成陶瓷的骨架结构,随着烧结助剂含量从10%（质量分数）增加到30%,碳化硅陶瓷膜的孔隙率从42%降低到35%,同时平均孔径从3.5μm降低到2.1μm,成孔模式由碳化硅颗粒堆积过渡到烧结助剂成孔。纯水实验表明,烧结助剂含量为30%时,随着跨膜压差从0.2 bar增加到0.5 bar碳化硅陶瓷膜的分离通量从120 L/（m²·h）增加到306 L/（m²·h）;油水分离实验表明,当跨膜压力差为0.2 bar时碳化硅陶瓷膜的截留率和分离通量分别为93.3%和123 L/（m²·h）。     

SiC耐磨材料制备的研究进展

综合评述了国内外SiC耐磨材料诸多制备方法的现状和进展,并指出无压烧结和反应烧结是目前SiC耐磨材料工业化制备最可行的方法。反应烧结法制备SiC耐磨材料工艺比较简单,可以适合多种规格、形状的产品制备,产品的密度比较大,而且由于制备时SiC的取向排列,使SiC材料在使用过程中的自润滑性能好,耐磨性好;无压烧结法通过添加不同的烧结助剂,可以在较低温度(约1850℃)下制备高密度SiC耐磨材料,而且通过今后对复合稀土氧化物烧结助剂的研究,还有望进一步降低SiC耐磨材料的制备温度。     

无压烧结高导热AlN陶瓷的研究进展

AlN以其优异的高热导率、与Si相匹配的热膨胀系数及其它优良的物理化学性能受到了国内外学术界的广泛关注,被誉为新一代高密度封装的首选基板材料.本文详细综述了AlN陶瓷的导热机理和无压烧结工艺等方面的研究进展,并介绍了烧结助剂的选取原则和AlN陶瓷热导率与温度的关系,以及展望了AlN基板的发展趋势和前景.     

无压烧结碳化硼的研究进展

碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点和低密度的特点,是优异的结构陶瓷,在民用、航空和军事等领域都得到了重要应用。本文综述了无压烧结碳化硼陶瓷的国内外研究进展,阐述了不同的烧结助剂、烧结温度和颗粒尺寸等因素对碳化硼陶瓷性能的影响。     

固体废弃物助烧的多孔SiC陶瓷膜支撑体研究进展

反应烧结可以有效降低多孔SiC陶瓷膜支撑体的烧结温度并调控其性能。本文概述了多孔SiC陶瓷膜支撑体的反应烧结原理、烧结助剂的种类及其作用机理，讨论了固体废弃物的种类及其作为烧结助剂在多孔陶瓷制备的应用，最终综述了固体废弃物助烧的多孔SiC陶瓷膜支撑体的研究进展，并对当前存在的问题及未来发展方向进行了总结与展望，为降低多孔SiC陶瓷膜支撑体的烧结温度和成本以及固体废弃物资源化利用提供参考。     

不同烧结助剂对网眼碳化硅多孔陶瓷性能的影响

为了降低制备碳化硅网眼多孔陶瓷的烧结温度和制备成本,以聚氨酯泡沫为模板,分别以MgO-Al2O3-SiO2和K2O--Al2O3-SiO2为烧结助剂体系,采用浸渍成型制备低温烧成碳化硅网眼多孔陶瓷.采用X射线衍射、扫描电镜等测试手段对样品进行分析.结果表明:以MgO-Al2O3-SiO2体系为烧结助剂,当滑石的用量为1.8%(质量分数,下同)和3.8%时,样品的晶相组成是碳化硅、方石英、莫来石和堇青石,并且在显微结构中能看到针状莫来石晶体分布在玻璃相中和碳化硅晶粒的表面,针状莫来石晶体有利于材料强度的提高.以MgO-Al2O3-SiO2体系为烧结助剂,在1 350℃烧成的样品的抗压强度可达到1.23MPa.以K2O-Al2O3-SiO2体系为烧结助剂的样品中没有针状的莫来石晶体.     

无压烧结制备SiC密封件的工艺与性能研究

采用无压烧结方法制备了碳化硅密封件样品,讨论了对其性能有较大影响的工艺参数。借助SEM分析手段观察了其显微结构,并测试了其力学性能和体积密度。实验结果表明：以酚醛树脂和淀粉混合物为粘结剂,通过添加1～4w t%炭黑2～4w t%B4C,在2100～2150℃、保温0.5～2h条件下得到了力学性能良好的碳化硅制品。其肖氏硬度达到110,抗折强度350 M Pa,弹性模量300 G Pa,密度最高可达3.12 g/cm 3。     

碳化硅泡沫陶瓷中烧结助剂对莫来石生成的影响

添加几种烧结助剂如硅溶胶、氧化铝、黏土、苏州土和石英的不同组合,研究了烧结助剂对碳化硅泡沫陶瓷中莫来石相生成的影响.实验结果表明：在1 400℃烧结1 h的过程中,氧化铝、黏土和硅溶胶的组合会显著促进莫来石的生成,从而提高碳化硅泡沫陶瓷的高温强度和耐火度.莫来石相在较低温度下的大量生成主要归功于黏土产生液相,以及硅溶胶中非晶态氧化硅对氧化铝颗粒的包裹作用,从而降低了扩散距离.