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陶瓷直管：碳化硅工業(yè)陶瓷燒結(jié)---熱等靜壓燒結(jié)
文章發(fā)布日期：2019-07-26 06:11
上面兩文遠(yuǎn)達(dá)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900℃便獲得高密度SiC燒結(jié)體。進(jìn)一步，通過該工藝，在2000℃和38MPa壓力下，成功實(shí)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(shí)，即使不引入任何添加劑，通過熱等靜壓燒結(jié)，在950℃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850℃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陶瓷的添加劑。而Ｃ的添加對(duì)SiC陶瓷的熱等靜壓燒結(jié)致密化不起作用，過量的Ｃ甚會(huì)SiC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900℃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(duì)素坯進(jìn)行包封，所以很難實(shí)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(shí)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(shí)坯體內(nèi)的壓力分布不均勻，特別是對(duì)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(jiǎn)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955年由美國(guó)Bfittelle Columbus實(shí)驗(yàn)室首先研制成功的，其初主要應(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(diǎn)：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(shí)對(duì)粉體的要求不高，甚團(tuán)聚嚴(yán)重的粉體也可用于納米陶瓷的制備。