反应烧结碳化硅陶瓷Word下载.docx
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碳化硅防弹板
碳化硅防弹板是新型的产物，在国外已经很是流行。
碳化硅防弹板硬度高、比重小、弹道性能好，广泛用于各种防弹车、装甲车，舰艇等防护防弹中
随着碳化硅制品的市场越来越大，客户的要求也越来越高，所以，出现的碳化硅制品种类越来越多。
无压烧结和反应烧结的区别
无压烧结和反应烧结是碳化硅制品烧结的两种工艺，由于其烧制过程不同，因而其产品的性能也有所不同，主要突出在无压烧结碳化硅材料技术参数和反应烧结碳化硅材料技术参数。
1烧制过程不同
反应烧结是在较低的温度下，使游离硅渗透到碳化硅中。
而无压烧结是在2100度下，自然收缩而成的碳化硅制品。
2烧结的产品技术参数不同
反应的体积密度、硬度、抗压强度等与无压的碳化硅产品技术参数不同。
3产品性能不同
反应烧结制品和无压制品在不同的酸碱度、温度等情况下，使用的时间不同。
碳化硅作为耐火材料应用到哪些领域？
碳化硅质耐火材料拥有特殊性能，这决定着它可以在不同使用条件和不同领域使用。
主要应用到以下领域：
1
碳化硅作为耐火材料在黑色冶金与粉末冶金领域的应用
2
碳化硅材料在瓷和珐琅工业的应用
3
碳化硅材料在化学工业中的应用
4
碳化硅材料在有色冶金行业中的应用
由于导热性高，碳化硅质耐火材料广泛应用到制造马弗炉、加热式炉底与换热器、电热偶套管等碳化硅制品还可以应用到许多非直接加热式窑炉结构，如立式火卧式整流灌等。
在较广的温度围，碳化硅质耐火材料的机械强度与耐磨性很高，因此可以用来制造耐磨机械磨损件，例如：
旋分器、集尘器、管道、炉底等的衬。
金鸿新材料股份专业生产各种碳化硅制品，欢迎您的咨询！
碳化硅质耐火材料的相组成与真比重
碳化硅质耐火材料的性能，除了碳化硅的化学成分，还有相组成和真比重。
下面简单介绍下碳化硅质耐火材料的相组成与真比重。
碳化硅质材料的真比重是其特征的重要指标，因为它能反映出其相组成，是一种加成指标。
以100%碳化硅制成的碳化硅质烧成制品，基本上有两个相。
它主要由真比重为3.21的碳化硅以与某些数量真比重为2.32的二氧化硅（通常是方石英）所组成，其中二氧化硅是碳化硅被氧化而形成的。
因此，用100%碳化硅制成的烧成碳化硅质耐火材料的真比重是碳化硅制品在烧成过程中氧化程度的间接指标，因为在使用时同样也发生氧化，因此，使用后的真比重是这种制品抗蚀损性能的指标。
鉴于真比重表征着碳化硅质制品的氧化程度，可以间接地表示制品的热稳定性。
碳化硅材料的导热性和热容量
碳化硅材料的导热性和热容量对本身的其他性能起到间接的影响，例如碳化硅材料的透气性，同时在很大程度上决定着碳化硅制品的热稳定性。
1导热性
致密碳化硅材料的导热性随着温度的升高而有所降低，但是轻质碳化硅的则随着温度升高而升高。
2热容量
根据成分不同，各种碳化硅质耐火材料的热容量变化不大，并且随着温度的升高，其值在有所增大。
碳化硅材料的性能总结
碳化硅材料为什么会受到各行各业的喜爱，不仅仅是因为生成的碳化硅制品应用到各个行业，更重要的是由于碳化硅材料的性能决定的。
那么碳化硅材料的性能有哪些？
主要有以下几种：
碳化硅的化学成分
碳化硅的相组成与真比重
碳化硅的透气性
碳化硅的导热性和热容量
5
碳化硅的氧化度
碳化硅制品的两种热压过程
碳化硅制品是可以通过热压方法生产的。
主要有以下两种不同的热压过程包括：
热塑压制和缓慢扩散原理。
1热塑压制
碳化硅材料与剧烈加热的物料的可塑性有关，料此法在于将物加热至热塑状态后压制。
当热塑压制时，致密化系通过当泥料受热时发生剧烈塑性变形时向泥料加压的方法来达到的。
通常系向预先加热粗坯，然后将其放入压模中再施加压力。
2缓慢扩散
碳化硅制品的另一种热压过程是利用缓慢的扩散烧结原理。
此法与热塑压制法相比，通常需要在较高的温度下进行，并且占用较长的时间。
向在模型直接加热若干时间的粉料施加压力。
用碳化硅材料制成的碳化硅制品有哪些方法？
以碳化硅为原料，采用特殊工艺制出的碳化硅制品的方法多种多样，并且这些制品在有效的领域有特殊的性能，那么烧制碳化硅的方法有哪些？
利用碳化硅材料生成的再结晶制品
碳化硅制品的两种热压烧结
碳化硅材料生产轻质碳化硅制品
以上方法仅仅是其中的几种，还有更多烧制碳化硅制品的方法，有待于总结和开发研究，不同的方法，不同的使用领域，期待着新的方法出现。
.含碳化硅的耐火材料可以分为几种?
由于碳化硅的特殊性能，所以备受耐火材料的欢迎。
只要碳化硅不与其中的耐火材料发生反应，就可以加入到耐火材料中。
例如加入粘土质、高铝质、硅质、石墨质以与其他的配料。
从而形成了以下四种含有碳化硅的耐火材料。
孰料碳化硅质制品
高铝碳化硅质制品
硅石碳化硅质制品
碳化硅石墨质制品
金红新材料股份公司是专业生产碳化硅制品的厂家，针对含碳化硅的耐火材料，我们会进一步研究，欢迎您关注。
特种瓷在汽车上的应用与发展
目前，特种瓷材料汽车上应用已经取得重要进展。
它们主要有以下几个方面。
一、瓷汽车发动机上应用
新型瓷碳化硅氮化硅等无机非金属烧结而成。
与以往使用氧化铝瓷相比，强度其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途开发。
例如：
要将柴油机燃耗费降低30%以上，可以说新型瓷不可缺少材料。
现汽油机，燃烧能量78%左右热能热传递损失掉，柴油机热效率为33%,与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上热能量损失掉。
因此，为减少这部分损失，用□热性能好瓷材料围住燃烧室进行□热，进而用废气涡轮增压器动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%.同时，由于新型瓷使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。
采用新型瓷涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越耐热性，而比重却只有金属涡轮约三分之一。
因此，新型瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低缺点。
其他正进行研究有：
采用新型瓷活塞销活塞环等运动部件。
由于重量减轻，发动机效率可望得到提高。
二、特种敏感瓷汽车传感器上应用
对汽车用传感器要求能长久适用于汽车特有恶劣环境（高温、低温、振动、加速、潮湿、。
声、废气），并应当具有小型轻量，重复使用性好，输出围广等特点。
瓷耐热、耐蚀、耐磨与其潜优良电磁、光学机能，近年来随着制造技术进步而得到充分利用，敏感瓷材料制成传感器完全能够满足上述要求。
三、瓷汽车制动器上应用
瓷制动器碳纤维制动器基础上制造而成。
一块碳纤维制动碟最初由碳纤维树脂构成，它被机器压制成形，之后经过加热、碳化、加热、冷却等几道工序制成瓷制动器，瓷制动器碳硅化合物表面硬度接近钻石，碟片碳纤维结构使它坚固耐冲击，耐腐蚀，让碟片极为耐磨。
目前此类技术除了F1赛车应用，超级民用跑车也有涉与，例如奔驰CL55AMG.
四、瓷汽车减振器上应用
高级轿车减振装置综合利用敏感瓷正压电效应、逆压电效应电致伸缩效应研制成功智能减振器。
由于采用高灵敏度瓷元件，这种减振器具有识别路面且能做自我调节功能，可以将轿车因粗糙路面引起振动降到最低限度。
五、瓷材料汽车喷涂技术上应用
近年来，航天技术广泛应用瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。
这种技术优点□热效果好、能承受高温高压、工艺成熟、质量稳定。
为达到低散热目标，可对发动机燃烧室部件进行瓷喷涂，如活塞顶喷氧化锆，缸套喷氧化锆。
经过这种处理发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。
六、智能瓷材料汽车应用
作为特种瓷产品分类智能瓷材料，其包括汽车制造使用对环境敏感且能对环境变化作出灵敏反应材料，目前已成为材料科学与工程领域研究焦点。
汽车上使用智能瓷产品，包括功能材料、驱动系统与反馈系统相结合智能材料系统或结构。
由于其综合性功能发挥，可使汽车产品行驶时感知与响应外界环境变化，使汽车产品拥有自检、自测、自诊断、自修复、自适应等诸多性能。
当前有些功能瓷制品已具有智能化功能，如半导体钛酸钡正温度系数热能电阻与氧化锌变阻器，它们对于温度电压具备自身诊断、候补保护与自身修复功能，可以使材料本身拥有抵抗环境突然变化能力，并可重复多次使用。
智能瓷系统，压电瓷最重要品类。
现已经普与使用与正拟开发研制压电类智能瓷制品与材料系统如下：
汽车减震装置：
利用智能瓷产品正压电效应、逆压电效应研制出智能减震器，具有识别路面并自我调节功能，可将粗糙路面对汽车形成震动减到最低限度，整个感知与调节过程只需要20秒。
另外，采用智能瓷材料制成减震装置还可以推广应用汽车产品之外领域，如使用到精密加工稳固工作平台等。
汽车智能雨刷：
利用钛酸钡瓷压阻效应制成智能瓷雨刷，可以自动感知雨量，自动将雨刷调节到最佳速度。
汽车有源消声瓷材料：
由压电瓷拾音器、谐振器、模拟声线圈数字信号处理集成电路组成有源消声瓷材料，可把汽车震动频率降低到500赫兹以下。
此外，还可以利用智能瓷材料开发出智能安全系统与智能传输系统，如安全气囊，也使用了智能瓷元件。
现代智能瓷材料开发研究与市场，已经处方兴未艾时期，同时它应用已经不仅限于汽车工业，而且对造船、建筑、机械、家电、航天、国防等工业领域产生重要影响，将大大提高各类机械与电子产品智能与自动化水平。
以碳化硅瓷为例，讲解特种瓷的性质和功能
特种瓷材料性能由两种因素决定。
首先物质结构，主要化学键性质晶体结构。
它们决定瓷材料性能，如耐高温性、半导体性与绝缘性等。
其次显微组织，包括分布、晶粒大小、形状、气孔大小分布、杂质、缺陷等。
普通瓷用粘土、长石、石英为原料，经配制、烧结制成。
这类瓷质地坚硬、不会氧化生锈、耐腐蚀、不导电、能耐一定高温、加工成型性好、成本低，但强度较低。
一般最高使用温度不超过1200摄氏度，这类瓷产量大，种类多，广泛用于电气、化工等行业。
碳化硅瓷用碳化硅粉，用粉末冶金法经反应烧结或热压烧结工艺制成。
碳化硅瓷最大特点高温强度大、热稳定性好、耐磨抗蠕变性好。
适用于浇注金属用喉嘴、热电偶套管、燃气轮机叶片、轴承等零件。
同时由于它热传导能力高，还适用于高温条件下热交换器材料，也可用于制作各种泵密封圈。
氮化硅瓷原料丰富、加工性好，可以用低成本生产出各种尺寸精确部件，特别形状复杂部件，成品率比其他瓷材料高。
氮化硅瓷抗温度急变性好，硬度高，其硬度仅次于金刚石、氮化硼等物质，用氮化硅瓷材料制造发动机，由于工作温度提高到1370摄氏度，发动机效率可提高30%.同时由于温度提高，可使燃料充分燃烧，排出废气污染成分大幅度下降，不仅降低能耗，并且减少了环境污染。
其它一些特种瓷材料，种类还非常繁多，它们各有特色，可制成各种功能元件。
氧化锂瓷为高温材料，滑石瓷为高频绝缘材料，氧化钍瓷为介电材料，钛酸钡瓷为光电材料，硼化物、氮化物、硅化物等金属瓷为超高温材料。
铁氧体瓷为永久磁铁、记忆磁铁、磁头等材料，稀土钴瓷为存贮器材料，半导体瓷为亚敏元件、太阳电池等材料等。
特种瓷的如山真面目
什么叫特种瓷呢？
特种瓷也叫现代瓷、工业瓷、精细瓷或高性能瓷，包括特种结构瓷和功能瓷两大类，如电子瓷耐磨瓷压电瓷、磁性瓷、电容器瓷、高温瓷纳米瓷金属瓷生物瓷等。
工程上最重要的是高温瓷，包括氧化物瓷、硼化物瓷、氮化物瓷和碳化物瓷。
特种瓷的分类
一、
氧化物瓷
氧化物瓷熔点大多2000℃以上,烧成温度约1800℃；
单相多晶体结构，有时有少量气相；
强度随温度的升高而降低，在1000℃以下时一直保持较高强度，随温度变化不大；
纯氧化物瓷任何高温下都不会氧化。
（1）、氧化铝（刚玉）瓷
氧化铝的结构是O2-排成密排六方结构，Al3+占据间隙位置。
根据含杂质的多少,
氧化铝呈红色（如红宝石）或蓝色（如蓝宝石）；
实际生产中,氧化铝瓷按Al2O3含量可分为75、95和99等几种。
氧化铝熔点达2050℃，抗氧化性好，广泛用于耐火材料；
较高纯度的Al2O3粉末压制成形、高温烧结后得到刚玉耐火砖、高压器皿、坩埚、电炉炉管、热电偶套管等；
微晶刚玉的硬度极高（仅次于金刚石），红硬性达1200℃，可作要求高的工具如切削淬火钢刀具、金属拔丝模等。
很高的电阻率和低的导热率，是很好的电绝缘材料和绝热材料。
强度和耐热强度均较高（是普通瓷的5倍），是很好的高温耐火结构材料，如可作燃机火花塞、空压机泵零件等。
单晶体氧化铝可做蓝宝石激光器；
氧化铝管坯做钠蒸气照明灯泡。
（2）、氧化铍瓷
氧化铍瓷具备一般瓷的特性，导热性极好，很高的热稳定性，强度低，抗热冲击性较高；
消散高能辐射的能力强、热中子阻尼系数大。
氧化铍瓷制造坩埚，作真空瓷和原子反应堆瓷，气体激光管、晶体管散热片和集成电路的基片和外壳等。
（3）、氧化锆瓷
氧化锆瓷的熔点在2700℃以上，耐2300℃高温，推荐使用温度2000℃～2200℃；
能抗熔融金属的浸蚀，做铂、锗等金属的冶炼坩埚和1800℃以上的发热体与炉子、反应堆绝热材料等；
氧化锆作添加剂大大提高瓷材料的强度和韧性，氧化锆增韧瓷可替代金属制造模具、拉丝模、泵叶轮和汽车零件如凸轮、推杆、连杆等。
（4）、氧化镁／钙瓷
氧化镁／钙瓷通常是通过加热白云石（镁或钙的碳酸盐）矿石除去CO2而制成的，其特点是能抗各种金属碱性渣的作用，因而常用作炉衬的耐火砖。
但这种瓷的缺点是热稳定性差，MgO在高温下易挥发，CaO甚至在空气中就易水化。
二、
碳化物瓷
碳化物瓷有很高的熔点、硬度（近于金刚石）和耐磨性（特别是在浸蚀性介质中），缺点是耐高温氧化能力差（约900℃～1000℃）、脆性极大。
（1）
、碳化硅瓷
碳化硅瓷密度为3.2×
103
kg/m3，弯曲强度为200MPa～250MPa，抗压强度1000MPa～1500MPa，硬度莫氏9.2，热导率很高，热膨胀系数很小，在900℃～1300℃时慢慢氧化。
主要用于制造加热元件、石墨表面保护层以与砂轮与磨料等。
（2）、碳化硼瓷
碳化硼瓷硬度极高，抗磨粒磨损能力很强；
熔点达2450℃，高温下会快速氧化，与热或熔融黑色金属发生反应，使用温度限定在980℃以下。
主要用于作磨料，有时用于制造超硬质工具材料。
（3）、其它碳化物瓷
碳化钼、碳化铌、碳化钽、碳化钨和碳化锆瓷的熔点和硬度都很高，在2000℃以上的中性或还原气氛作高温材料；
碳化铌、碳化钛用于2500℃以上的氮气气氛中的高温材料。
三、
硼化物瓷
硼化物瓷有硼化铬、硼化钼、硼化钛、硼化钨和硼化锆等。
硼化物瓷具有高硬度,
同时具有较好的耐化学浸蚀能力。
熔点围为1800
℃～2500
℃。
比起碳化物瓷，硼化物瓷具有较高的抗高温氧化性能，使用温度达1400
硼化物主要用于高温轴承、燃机喷嘴、各种高温器件、处理熔融非铁金属的器件等。
各种硼化物还用作电触点材料。
四、
氮化物瓷
（1）、氮化硅瓷
氮化硅瓷是键能高而稳定的共价键晶体；
硬度高而摩擦系数低，有自润滑作用，是优良的耐磨减摩材料；
氮化硅的耐热温度比氧化铝低，而抗氧化温度高于碳化物和硼化物；
1200℃以下具有较高的机械性能和化学稳定性，且热膨胀系数小、抗热冲击，可做优良的高温结构材料；
耐各种无机酸（氢氟酸除外）和碱溶液浸蚀，优良的耐腐蚀材料。
反应烧结法得到的α-Si3N4用于制造各种泵的耐蚀、耐磨密封环等零件。
热压烧结法得到的β-Si3N4,用于制造高温轴承、转子叶片、静叶片以与加工难切削材料的刀具等。
在Si3N4中加一定量Al2O3烧制成瓷可制造柴油机的气缸、活塞和燃气轮机的转动叶轮。
（2）、氮化硼瓷
六方氮化硼为六方晶体结构，也叫"
白色石墨"
；
硬度低，可进行各种切削加工；
导热和抗热性能高，耐热性好，有自润滑性能；
高温下耐腐蚀、绝缘性好。
用于高温耐磨材料和电绝缘材料、耐火润滑剂等。
在高压和1360℃时六方氮化硼转化为立方β-BN，硬度接近金刚石的硬度，用作金刚石的代用品,制作耐磨切削刀具、高温模具和磨料等。
氮化硼刀具
（3）、氮化钛瓷
硬度高（1800HV）、耐磨。
刃具表面涂层、耐磨零件表面涂层。
金黄色，装饰表面。
特种瓷有热压铸、热压、静压与气相沉积等多种成型方法，这些瓷由于其化学组成、显微结构与性能不同于普通瓷，故称为特种瓷或高技术瓷，在日本称为精细瓷。
特种瓷不同的化学组成和组织结构决定了它不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以与压电、光电、电光、声光、磁光等。
由于性能特殊，这类瓷可作为工程结构材料和功能材料应用于机械、电子、化工、冶炼、能源、医学、激光、核反应、宇航等方面。
一些经济发达国家，特别是日本、美国和西欧国家，为了加速新技术革命，为新型产业的发展奠定物质基础，投入大量人力、物力和财力研究开发特种瓷，因此特种瓷的发展十分迅速，在技术上也有很大突破。
特种瓷在现代工业技术，特别是在高技术、新技术领域中的地位日趋重要。
本世纪初特种瓷的国际市场规模预计将达到500亿美元，因此许多科学家预言：
特种瓷在二十一世纪的科学技术发展中，必定会占据十分重要的地位。
生产工艺技术方面的新进展
（1）在粉末制备方面，目前最引人注目的是超高温技术。
利用超高温技术不但可廉价地研制特种瓷，还可廉价地研制新型玻璃，如光纤维、磁性玻璃、混合集成电路板、零膨胀结晶玻璃、高强度玻璃、人造骨头和齿棍等。
此外，利用超高温技术还可以研制出象钽、钼、钨、钒铁合金和钛等能够应用于太空飞行、海洋、核聚变等尖端领域的材料。
例如日本在4000—15000℃和一个大气压以下制造金钢石，其效率比现在普遍采用的低温低压等离子体技术高一百二十倍。
超高温技术具有如下优点：
能生产出用以往方法所不能生产的物质；
能够获得纯度极高的物质：
生产率会大幅度提高；
可使作业程序简化、易行。
目前，在超高温技术方面居领先地位的是日本。
此外，溶解法制备粉末、化学气相沉积法制备瓷粉末、溶胶K凝胶法生产莫来石超细粉末以与等离子体气相反应法等也引起了人们的关注。
在这几种方法中，绝大部分是近年开发研究出来的或是在近期得以完善的。
（2）成型方面：
特种瓷成型方法大体分为干法成型和湿法成型两大类，干法成型包括钢模压制成型、等静压成型、超高压成型、粉末电磁成型等；
湿法成型大致可分为塑性成型和胶态浇注成型两大类。
近些年来胶态成型和固体无模成型技术在特种瓷的成型研究中也取得了较为快速的发展。
瓷胶态成形是高分散瓷浆料的湿法成形，与干法成形相比，可以有效控制团聚，减少缺陷。
无模成形实际上是快速原型制造技术（Rapidprototypingmanufacturingtechnology,RP&
M）在制备瓷材料中的应用。
特种瓷材料胶态无模成形过程是通过将含或不含粘结剂的瓷浆料在一定的条件下直接从液态转变为固态，然后按照RP&
M的原理逐层制造得到瓷生坯的过程。
成形后的生坯一般都具备良好的流变学特性，可以保证后处理过程中不变形。
特种瓷成型技术未来的发展将集中于以下几个发面：
a.进一步开发已经提出的各种无模成形技术在制备不同瓷材料中的应用；
b.性能更加复杂的结构层以与在层的穿插、交织、连接结构和成分三维变化的设计；
c.大型异形件的结构设计与制造；
d.瓷微结构的制造与实际应用；
e.进一步开发无污染和环境协调的新技术。
（3）烧结方面：
特种瓷制品因其特殊的性能要求，需要用不同于传统瓷制品的烧成工艺与烧结技术。
随着特种瓷工业的发展，其烧成机理、烧结技术与特殊的窑炉设施的研究取得突破性的进展。
目前特种瓷的主要烧结方法有：
常压烧结法、热压烧结/热等静压烧结法、反应烧结法、液相烧结法、微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结法、气相沉积法等。
（4）在特种瓷的精密加工方面：
特种瓷属于脆性材料，硬度高、脆性大，其物理机械性能（尤其是韧性和强度）与金属材料有较大差异，加工性能差，加工难度大。
因此，研究特种瓷材料的磨削机理，选择最佳的磨削方法是当前要解决的主要问题。
近年来兴起的磨削加工方法主要有：
a.超声波振动磨削加工方法
b.在线电解修整金刚石砂轮磨削加工方法
c.电解、电火花复合磨削加工工艺
d.电化学在线控制加工方法
采用刀具加工瓷也引起了人们的极大兴趣。
目前，这方面的工作仅处于研究实验阶段，由于用超高精度的车床和金刚石单晶车刀进行加工，以微米数量级的微小吃刀深度和微小的走刀量，能获得0.1微米左右的加工精度，因而许多国家把这种加工技术作为超精密加工的一个方面而加以开发研究，在我国，清华大学新型瓷与精细工艺国家重点实验室在这方面的研究成果已位居世界前列。
应用方面的新发展
特种瓷由于
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