陶瓷材料的热压烧结实验

第一篇：陶瓷材料的热压烧结实验

陶瓷材料的热压烧结实验

一、实验目的

1．掌握热压烧结的基本原理和特点以及热压烧结适用的范围； 2．了解热压炉的基本构造； 3．掌握热压炉的基本操作要领； 4．了解影响热压烧结的主要因素。

二、实验原理

热压烧结是区别于常规烧结的特种烧结方法之一，它是在陶瓷或金属粉体加热的同时施加压力。装在耐高温的磨具中的粉体颗粒在压力和温度的双重作用下，逐步靠拢、滑移、变形并依靠各种传质机制（如蒸发凝聚、扩散、粘塑性流动、溶解沉淀，视组分不同而以不同的机制为主），完成致密化过程，形成外部轮廓与模腔形状一致的致密烧结体。因此，热压烧结可将压制成型和烧结一并完成。由于在高温下持续有压力的作用，扩散距离缩短，塑性流动过程加快，并影响到其他传质过程的加速，热压烧结致密化的温度（烧结温度）要比常规烧结低150~200℃，保温时间也短的多（有时仅需20~30min）。与常规烧结相比，热压烧结体的气孔率低，相对密度高；烧结温度低、保温时间短，晶粒不易长大，所以热压烧结体的力学性能高。

原则上，凡能用常规烧结的陶瓷材料或金属材料均可用热压烧结来获得更为致密的坯体，但热压烧结更适用于一些用常规方法难以烧结致密的材料，如各种非氧化物陶瓷、难熔金属、金属-无机复合材料等。热压烧结的主要优点在于：成型压力小，烧结温度低，烧结时间短，制品密度高、晶粒细小。存在的缺点是：制品形状简单、表面较粗糙，尺寸精度低，一般需后续清理和机械加工，单件生产、效率低，对模具材料要求高，耗费大。

三、热压炉的基本结构

热压炉的基本构造可分为两部分：一为炉体和加热系统，一为加压系统。炉体通常为圆柱形双层壳体，用耐热性好的合金钢制成，夹层内通冷却水对炉壁、底、盖进行冷却，以保护炉体金属；加热常用高纯石墨的电阻发热，由于石墨电阻小，需用变压器以低电压、大电流加在石墨发热元件上；在发热元件与炉体之间，设置有隔热层，以防止炉内的高温散失，同时也保护炉体；为防止石墨氧化，热压时必须在真空或非氧化气氛下进行，所以，炉体需具有很好的密封性，符合真空系统要求，并带有机械真空泵、扩散泵。根据烧结的材料不同，也可通入惰性气体（如氩气）或氮气、氢气等；温度通过控制电压、电流来改变加于发热元件上的输出功率而实现。加压系统常为电动液压式单轴上下方向加压，在发热元件围成的炉腔中部放有高强度石墨制成的压模，压模有模套、上下压头组成，上（或下）压头能在模套内运动，以实现对粉体材料的压制。

四、实验仪器设备

1．热压炉；

2．高强石墨磨具及石墨衬套、垫片； 3．h-BN粉，酒精； 4．烧杯、小毛刷；

4．气氛烧结时需备有保护气体。

五、实验步骤

1．粉体准备 2．模具准备

在烧杯中以无水酒精、h-BN粉配成悬浮液，用小毛刷将其涂刷与模具的模套内壁、上压头四周及下接触面、下压头上接触面以及衬套的内外表面、垫片的全部表面，以防止热压时粘模而便于脱模。

3．装粉、装模

将模套衬套装配在一起，再将下压头装入模腔，放入一保护垫片，将粉体适量装入模腔，表面刮平，再放一保护垫片后将上压头插入，并轻轻旋之无卡滞现象。将装好粉料的磨具装在炉内中央下面的下压头座上，保证平稳；其上放加压压头，盖好隔热垫，安装好炉盖，上紧螺栓，装炉完成。

4．抽气

抽真空至要求的真空度。如气氛烧结，也要先抽真空，真空度可不要求太高。5．升温、通保护气体

升温时需打开各冷却水进出口阀。开启加热按钮，按事先确定好的升温速率加热。如气氛烧结，保护气体可开始升温时即通气。

6．烧结保温、加压

达到所需烧结温度时开始计算保温时间，同时加压至所需烧结压力，并保压至所需时间。加压也可分段进行。

7．烧结结束工作

保温结束后，即可关闭加热系统电源，让炉子内各物件自然冷却，但冷却水（及保护气体）仍通。加压系统关闭电源。冷至室温后，通水、通气结束，关闭进水阀、通气阀、气瓶等。

8．脱模、取样

炉内温度冷至室温即可打开炉盖，取出模具，压出衬套、垫片及试样。

六、注意事项

1．实验前务必认真阅读指导书，在指导老师讲解下结合实物，了解炉子结构和各控制按钮、阀的作用。

2．热压炉为大型贵重设备，必须在老师指导下多人协作才能使用，禁止随便乱动按钮、控制阀和温度仪表等。

3．石墨磨具和炉内其他石墨件均为易碎品，价值较高，不得敲击，要轻拿轻放。

4。烧结时注意冷却水温度不可太高，以有效保护炉体。

七、实验报告要求

1．实验目的及基本原理

2．热压烧结过程的纪录，包括各阶段的电压、电流、温度、压力、气氛情况（气氛烧结时）。

3．实验体会。4．思考题：

（1）热压烧结与常规烧结相比有何优缺点？（2）热压烧结为什么能获得力学性能更高的材料？

第二篇：实验四 钛酸钡陶瓷的成型与烧结

实验四 钛酸钡陶瓷的成型与烧结

一、实验目的：通过钛酸钡的压片成型与烧结工艺，掌握固相法合成陶瓷样品的一般原理与实验方法。

二、实验原理：化学反应方程式

BaCO3+TiO2=BaTiO3+CO2↑

三、实验方法： a）工艺流程

造粒---压片---热处理

b)原料

钛酸钡粉体（实验一制备）、PVA 7%、无水乙醇、去离子水H2O c)实验步骤

（1）称取实验一制备好的钛酸钡粉体，加入低于粉末质量10％的PVA溶液（浓度7%），研磨，用40目筛子过筛造粒。

（2）秤取2g造粒好的粉末进行压片，模具直径13mm，压力5MPa。将控制坯体的密度控制在45～50％（每人压一个片）。（3）高温合成：

I将压好的陶瓷片放在坩埚里，然后放入电炉内，小心关上炉门。II合上电炉电源，III 设定反应温度1300℃，保温3h，升温程序：rt—300min—600℃—140min—1300℃—180min—1300℃——随炉冷却

当电炉温度降低到100℃方可以打开炉门，取出样品。（4）取出，物性分析：进行XRD、SEM或光学显微镜进行观察。

四、实验报告的要求

（1）简述钛酸钡陶瓷压片成型及热处理的原理和过程。

（2）每位学生必须亲自操作，整理完整的实验数据，并将自己合成的粉末选择一种方法（XRD、SEM或光学显微镜）进行分析或观察，写出实验报告。

压片机操作规程

1、接通电源，闭合电源开关；

2、松开注油孔螺钉，将电接点压力表上的上限指针调到所需压力位置（5MPa）；

3、清理模具，用无水乙醇将模具表面擦拭干净，将造好粒的粉末样品装入模具中；

4、将模具或需要加压的样品放在工作台上，并旋紧手轮，将模具固定；拧紧放油阀；按下绿色启动开关，即开始加压，直至达到设定压力，电机会自动停止工作，开始保压；

5、加压过程中，如需提前停止工作，直接按下红色停止键即可；

6、保压结束，松开放油阀泄压；

7、取出模具，倒置，取下模底，垫上退模套，将模具放回压片机中心，旋下压片机丝杆使样品退出（严禁用电机加压挤出样品）；

8、清理模具；

第三篇：陶瓷实验

《陶瓷工艺原理课程实验》

指导书

郑州大学材料科学与工程学院

无机复合材料实验室

目录

《陶瓷工艺原理实验》指导大纲 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„(2)实验一球磨机磨细粉料 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(3)实验二干压成型制备坯件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „(6)实验三陶瓷坯体的烧结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(9)实验四陶瓷制品体积密度的测定„„„„„„„„„„„„„„„„„„(11)

《陶瓷工艺原理实验》指导大纲

一、实验教学目标

本课程为材料科学与工程专业（本科）无机非金属材料方向的必修环节。内容包括熟悉陶瓷生产原料性质、坯体工艺基础、性能测试基础及陶瓷生产过程主要流程；以陶瓷制品的组成、结构、性质、工艺之间的关系为纲，熟悉和掌握陶瓷材料生产的共同性规律及特点。学习本课程的目的为：

（1）使学生熟悉陶瓷生产中共同性的工艺过程及过程中发生的物理—化学变化，理解工艺因素对陶瓷产品性质与结构的影响。

（2）能够从技术与经济角度分析陶瓷生产中的问题和提出改进生产的方案。（3）培养学生研制开发新型陶瓷材料及其生产工艺的技能。

本课程的先修课程为：陶瓷工艺学、物理化学、材料科学基础、材料物理性能、材料研究方法等。

二、实验的基本要求

本课程实验分为两部分：

（1）参观性、演示性、认识性实验。一般随课堂教学的进行，结合教学内容进行实验，加深学生对课堂知识的理解，掌握基本原理和实验设备、仪器的操作方法。

（2）综合性或设计性实验，安排在第七学期集中完成。学生进行从原料选取直至制备陶瓷制品、性能分析等系列化综合实验，旨在巩固所学知识，提高、培养学生的动手能力、发现和解决问题的能力。考核：

每位学生必须提交实验报告，字数不少于5000字，手写或A4纸打印。列出参考文献数篇。参考文献按以下格式书写：

期刊论文：作者姓名、文章、文献名、发表时间卷（期），迄起页； 图书：作者姓名、书名、出版日期、出版社及地址。成绩考核以实验报告质量、试验能力及出勤率为依据综合评判。

实验一球磨机磨细粉料

一、实验目的

1.了解掌握球磨机的工作原理

2.学会使用XM—2A型行星研磨机进行球磨

二、球磨机工作原理

对原料进行球磨的目的主要有两个：（1）使物料粉碎至一定的细度；（2）使各种原料相互混合均匀。陶瓷工业生产中普遍采用的球磨机主要是靠内装一定研磨体的旋转筒体来工作的。当筒体旋转时带动研磨体旋转，靠离心力和摩擦力的作用，将研磨体带到一定高度。当离心力小于其自身重量时，研磨体落下，冲击下部研磨体及筒壁，而介于其间的粉料便受到冲击和研磨，故球磨机对粉料的作用可分成两个部分：（1）研磨体之间和研磨体与筒体之间的研磨作用；（2）研磨体下落时的冲击作用。

为提高球磨机的粉碎效率，主要应考虑以下几个影响因素：

1、球磨机转速。当转速太快时，离心力大，研磨体附在筒壁上与筒壁同步旋转，失去研磨和冲击作用。当转速太慢时，离心力太小，研磨体升不高就滑落下来，没有冲击能力。只有转速适当时，磨机才具有最大的研磨和冲击作用，产生最大的粉碎效果。合适的转速与球磨机的内径、内衬、研磨体种类、粉料性质、装料量、研磨介质含量等有关系。

2、研磨体的比重、大小和形状。应根据粉料性质和粒度要求全面考虑，研磨体比重大可以提高研磨效率，而且直径一般为筒体直径的1/20，且应大、中、小搭配，以增加研磨接触面积。圆柱状和扁平状研磨体因其接触面积大，研磨作用强，而圆球状研磨体的冲击力较集中。

3、球磨方式。可选择湿法和干法两种。湿法是在球磨机中加入一定比例的研磨介质（一般是水，有时也加有机溶剂）。干法则不加研磨介质，由于液体介质的作用，湿法球磨的效率高于干法球磨。

4、料、球、水的比例。球磨机筒体的容积是固定的。原料、磨球（研磨体）和水（研磨介质）的装载比例会影响到球磨效率，应根据物料性质和粒度要求确定合适的料、球、水比例。

5、装料方式。可采用一次加料法。也可采用二次加料法，即先将硬质料或难磨的原料加入研磨一段时间后，再加入粘土或其它软质原料，以提高球磨效率，球磨釉料时，应先将着色剂加入，以提高釉面呈色的均匀性。

6、球磨机的直径。球磨体筒体大，则研磨体直径也可相应增大，研磨和冲击作用都会提高，故可以大大提高球磨机粉碎效率，降低出料粒度。

7、球磨机内衬的材质。通常为燧石或瓷砖等材料，研磨效率较高，但易带入杂质，近年来也有采用橡胶内衬的，可避免引入杂质，且延长了使用寿命。

8、助磨剂的选择和用量。在相同的工艺条件下，添加少量的助磨剂可使粉碎效率成倍地提高，可根据物料的性质加入不同的助磨剂，其用量一般在0.5~0.6%左右，具体的用量可在特定条件下，通过实验来确定。

三、MX—2A型行星研磨机操作方法

MX—2A型可调行星研磨机广泛用于陶瓷、建材、科研、高等院校等行业的实验室研磨粉剂，其研磨罐体旋转速度可以从0 r/min调至1400 r/min。罐体在电机驱动其操作步骤如下：

1、操作前，先检查电源开关是否已关，调速旋钮应旋至最低档，计时器是否调至零位。

2、将需研磨材料装入研磨罐中，按一定比例加入研磨体和研磨介质（蒸馏水），注意：装料不能太满，最多至罐体2/3处，然后盖紧压盖，以防液体外溢。将研磨罐安全地固定在研磨机上。

3、将电源接通，观察面板上电源指示灯是否已亮，确定已通电后，扳动调速开关。

4、根据粉料性质和粒度要求，调整计时器，设定研磨时间。

5、按启动按钮，机器开始作低速旋转，观察罐体是否已密封好，以后可根据需要将速度调至任一速度档次。

6、研磨完毕，按停止按钮，关掉电源开关，以防误操作。

7、注意事项：

（1）调速时，必须先扳动调速开关至“ON”（开）位置，然后轻轻旋转调速开关，进行调速。（2）研磨罐中每次加料不能太多，以罐体容积的2/3为限。

（3）操作时，不要将物品遗留在罐盖上，以免开机后，物体飞出伤人。（4）研磨机开始工作后，现场不能离人。

四、浆料处理

研磨过的浆体可倒入方盘中，放入干燥箱中烘干，之后将粉料放入乳罐或研钵中研碎，得到所需粉体。

五、讨论

试分析影响XM—2A型行星研磨机研磨效率的因素有哪些。

实验二干压成型制备坯件

一、实验目的

1.掌握压制成型工艺流程及操作方法

2.将球磨混合好的粉料经造粒后在钢模具中压制成圆片状坯件。

二、实验工艺流程

配料→球磨→干燥→研细→造粒→成型→干燥

三、各主要工序的目的、要求和操作

1.配料

根据所制备产品性能要求及生产工艺的拟定配方，利用精密天平准确称取各种原料，并避免在称量过程中引入其他杂质。

2.球磨

球磨就是为了达到各种原料相互分布均匀，以利用固相反应完成，并使物料粉碎达一定的细度，以利于降低烧成温度。一般采用湿法球磨。即将原料、水和研磨体装入尼龙研磨罐内，然后在球磨机上球磨一定时间。

将料浆倒在方盘内，置入干燥箱内烘干。用研钵研细，装入搪瓷杯内备用。3.造粒

造粒的目的是把缺乏流动性的细粉粒，用增塑剂（也叫粘结剂）加工成20~40目的较粗团粒，使之具有较好的流动性，容易填满模腔，以便压制成型，此外，加入粘结剂还能增加粉料颗粒的相互粘结性，使成型后的坯体具有一定的机械强度。实验室常采用聚乙烯醇（PVA）水溶液作粘结剂。其配制方法如下：PVA粉粒与去离子水用量约为5:100（重量），先把玻璃杯中的去离子水煮沸，再把按用量称取的PVA粉粒分批趁热撒入，并用玻璃棒搅拌，让PVA溶于水中（注意此时应停止加热，以防未溶的PVA沉于杯底时因过热而焦结），直至完全溶解至澄清便可使用。不同的成型方法，PVA颗粒与水的用量应有所调整。

日用陶瓷配方中含有一定量的粘土，具有可塑性和粘结性，故加入一定量水后，搅拌、加盖过一定时间后即可造粒。将含水的粉料置于大模具内，刮平，加“上压块”，在液压机上加压、保压后，将块状料取出后，捣碎，过30目和50目筛，只取二筛间的细粒粉料。太粗的颗粒（30目筛的筛上物）再捣碎过筛，太细的（50目筛筛下物）再压一次，重新捣碎过筛，直至得到满足成型要求的粉料。

4.成型

压制成型模具如图所示，成型时，先将侧 模内涂上机油，加上下压头。称取一定量的粒 状坯料，倒入侧模内，将上压头压下，用手按 紧，并旋转，保证上压头未卡在侧模中，然后 拨出上压头，涂上一层薄薄的机油，插入侧模 中，然后放置在液压机工作台上加压，至预定 压力后停止加压，保压一段时间后缓慢卸压。有时可以重复加压两次。之后，取出下压头，把侧模颠倒放置在压机上，再加压，则可脱模。

液压机的操作步骤如下：

（1）启动之前，先检查油门是否置零，换档柄是否在空档（中间位置）（2）合上电闸，推上负荷开关，点动电动机保护启动器，并检查油表指示是否正常。

（3）把待压件稳放在工作台上，轻轻向里推上换档柄，然后手握油门慢慢加大，待工作台开始上升后，保持油门大小恒定。

（4）当工件与上压平台快接触时，减小油门、看油表，使指针慢慢转动，当达到最大值时，开始计时。

（5）到时后，慢慢向外拉开换档柄，换到向下移动位，待工作台停稳后，取下工件，将油门减到零，换档柄置于空位。

（6）按电动机保护启动器的停止按钮（红色），拉下负荷开关，拉下电闸。（7）注意事项：

①启用液压机前要先请示指导教师批准，并熟悉操作步骤。②机器工作期间，不得擅自离开操作岗位。③工作台上升时，不得再用手移动工件。5.坯体干燥

所有试件压制成型完毕后，编号、放入干燥箱中烘干。

注：钢模具和筛子用完后一定要清理，刷掉粉料，钢模具应涂油保护。

实验三陶瓷坯体的烧结

一、实验目的

1.学会使用高温箱式电阻炉烧制陶瓷制品。

2.了解掌握烧成制度，特别是温度制度对陶瓷制品性能的影响。

二、实验设备及仪器

1.高温箱式电阻炉：硅碳棒作发热体，最高使用温度1350℃，热电偶测温，炉膛尺寸为250mm×150mm×100mm。

2.KSW—6—16型电炉温度控制器。3.Al2O3陶瓷垫板，Al2O3、ZrO2熟料粉末。

三、实验操作步骤

1.首先将电源开关及电阻炉开关置于断开状态，电炉温度控制器的电流、电压旋钮置零。

2.在Al2O3垫板上均匀撒一层Al2O3粉末，防止试件在高温时与垫板粘结，然后将成型过的生坯放在垫板上，以固定方式送入炉膛内，中心点应在热电偶端部的下面，关闭炉门。

3.将KSW—6—16型电炉温度控制器面板上温度设定钮的白色标线对准所需要设定的温度值。

4.闭合电源及控制开关，仪表绿灯亮，开始加热。调节电流、电压值，可以控制升、降温速度，温度指针能及时显示测量的温度值，每隔一定时间记录电流、电压及测定温度值。

5.当温度升高至设定值时，仪表红灯亮，停止加热，处于保温状态。此后，若温度略有下降，低于设定温度值时，仪表绿灯亮，重新开始加热，如此往复，使温度一直保持在设定值。

6.当达到保温时间后，将电流、电压归零，关闭控制开关及电源开关，让制品随炉冷却。如果需要控温降温，应根据降温曲线，逐步调低电流、电压值，使温度逐渐下降至室温，然后切断电源。

7.注意事项：

（1）设备使用时必须安装地线。

（2）移动或取放物料时，要切断电源，并注意防止高温烫伤。（3）初次使用时，要在指导教师指导下进行。

四、实验数据整理

电阻炉充分冷却后，取出试件，精确测量直径和厚度，作好记录，计算烧成收缩率，并测量体积密度和其它性能。并根据其相应的烧成制度评价烧成制度与陶瓷性能间的关系。

实验四陶瓷制品体积密度的测定

一、实验目的

1.通过实验了解掌握排水法测定块状材料体积密度。2.了解影响本实验准确度的因素。

二、实验仪器和设备

精密天平，烘箱，干燥器，毛刷，烧杯，烧杯托，细线，石蜡。

三、实验步骤

1.用毛刷把试件表面灰尘轻轻刷掉，在100℃烘箱内烘至恒重，放入干燥器，中冷至室温，称其质量m1。

2.将试件投入熔化的石蜡中，并迅速取出，使试件表面涂一薄层石蜡（不大于1毫米厚）。石蜡层不能有气泡。称质量m2。

3.用细线栓住蜡试件，挂到天平挂钩上，在盛水烧杯中（烧杯不能放在天平挂盘上，试件应完全淹没于水中，并且不能触到烧杯底部），测得质量m3。

4.按下式计算试件的体积密度ρ

式中：为石蜡密度（平均值可取0.93g/cm3）。

水的密度为1.00g/cm3计算。

四、实验数据整理及讨论

1.根据实验得到的数据进行计算；

2.对实验误差的产生及其量的范围进行分析讨论。

第四篇：硬质合金烧结实验

硬质合金的烧结

一、实验目的

了解硬质合金烧结的基本知识及烧结特点

二、实验原理

烧结是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。在烧结过程中包括有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少；在烧结气氛作用下，粉末颗粒表面氧化物的还原、原子的扩散、粘性流动和塑性流动；烧结后期还可能出现二次再结晶过程和晶粒长大过程。

三、烧结方式及特点 真空烧结与低压烧结

真空烧结：在低于大气压力条件下进行的粉末烧结。主要用于烧结活性金属和难熔金属铍、钍、钛、锆、钽、铌等；烧结硬质合金、磁性合金、工具钢和不锈钢；以及烧结那些易于与氢、氮、一氧化碳等气体发生反应的化合物。优点是：(1)减少了气氛中有害成分(水、氧、氮)对产品的不良影响。(2)对于不宜用还原性或惰性气体作保护气氛(如活性金属的烧结)，或容易出现脱碳、渗碳的材料均可用真空烧结。

(3)真空可改善液相对固相的润湿性，有利于收缩和改善合金的组织。

(4)真空烧结有助于硅、铝、镁、钙等杂质或其氧化物的排除，起到净化材料的作用。

(5)真空有利于排除吸附气体、孔隙中的残留气体以及反应气体产物，对促进烧结后期的收缩有明显作用。如真空烧结的硬质合金的孔隙度要明显低于在氢气中烧结的硬质合金。

(6)真空烧结温度比气体保护烧结的温度要低一些，如烧结硬质合金时烧结温度可降低100～150℃。这有利于降低能耗和防止晶粒长大。

不足是：(1)真空烧结时，常发生金属的挥发损失。如烧结硬质合金时出现钴的挥发损失。通过严格控制真空度，即使炉内压力不低于烧结金属组分的蒸气压，也可大大减少或避免金属的挥发损失。(2)真空烧结的另一个问题是含碳材料的脱碳。这主要发生在升温阶段，炉内残留气体中的氧、水分以及粉末内的氧化物等均可与碳化物中的化合碳或材料中的游离碳发生反应，生成一氧化碳随炉气抽出。含碳材料的脱碳可用增加粉末料中的含碳量以及控制真空度来解决。

低压烧结：低压烧结的“低压”是相对„热等静压‟的压力来说的，二者都是在等静压力下烧结，前者的压力约为5Mpa左右，后者的压力高达70～100MPa。(1)低压烧结是在真空烧结和热等静压的基础上发展起来的，在烧结温度下，较低的压力同样可以消除合金内的孔隙，而且可以避免因高压而在合金中造成„钴池‟的缺陷。低压烧结使合金能获得比经热等静压处理的合金更好的综合性能。(2)抑制Co的挥发和合金脱碳（解决真空烧结的不足）

四、烧结制度

160014001200Temperature(℃)***00050100******0Time(min)

五、实验结果

1、样品的线收缩和体积收缩

2、样品的密度和相对密度

第五篇：碳化硅陶瓷的特种制备技术烧结工艺

碳化硅导热陶瓷的特种制备技术烧结工艺

碳化硅导热陶瓷材料具有高温强度大，高温抗氧化性强，耐磨损性能好，热稳定性，热彭胀系数小，热导率大，硬度高，抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。在汽车、机械化工、环境保护、空间技术、信息电子、能源等领域有着日益广泛的应用，已经成为一种在很多工业领域性能优异的其他材料不可替代的结构陶瓷。

SiC导热陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。

SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。

无压烧结

无压烧结被认为是SiC烧结最有前途的烧结方法，根据烧结机理的不同，无压烧结又可分为固相烧结和液相烧结。S.Proehazka通过在超细β-SiC粉体（含氧量小于2%）中同时加入适量B和C的方法，在2020℃下常压烧结成密度高于98%的SiC烧结体。A.Mulla等以Al2O3和Y2O3为添加剂在1850-1950℃烧结0.5μm的β-SiC(颗粒表面含有少量SiO2)，获得的SiC陶瓷相对密度大于理论密度的95%，并且晶粒细小，平均尺寸为1.5μm。

热压烧结

Nadeau指出，不添加任何烧结助剂，纯SiC只有在极高的温度下才能烧结致密，于是不少人对SiC实行热压烧结工艺。关于添加烧结助剂对SiC进行热压烧结的报道已有许多。Alliegro等研究了B、Al、Ni、Fe、Cr等金属添加物对SiC致密化的影响，发现Al和Fe是促进SiC热压烧结最有效的添加剂。F.F.Lange研究了添加不同量Al2O3对热压烧结SiC的性能影响，认为热压烧结致密是靠溶解--再沉淀机理。但是热压烧结工艺只能制备形状简单的SiC部件，而且一次热压烧结过程中所制备的产品数量很小，因此不利于工业化生产。

热等静压烧结

为了克服传统烧结工艺存在的缺陷，Duna以B和C为添加剂，采用热等静压烧结工艺，在1900℃便获得了密度大于98%、室温抗弯强度高达600MPa左右的细晶SiC导热陶瓷。尽管热等静压烧结可获得形状复杂的致密SiC制品，并且制品具有较好的力学性能，但是HIP烧结必须对素坯进行包封，所以很难实现工业化生产。

反应烧结

反应烧结S iC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导热陶瓷高温性能较差。

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。

SiC导热陶瓷的4种烧结方式各有千秋，但是在科技发展如此迅速的今天，迫切需要提高SiC导热陶瓷的性能，不断改进制造技术，降低生产成本，实现SiC导热陶瓷的低温烧结。以达到降低能耗，降低生产成本，推动SiC导热陶瓷产品产业化的目的。