| 碳化硅窑具的分类及材料性能 | | 来源：本站 点击数：2088次 更新时间：2019/5/30 21:00:35 | 碳化硅窑具以其优异的高温机械性能，耐火性能以及抗热震性能应用于陶瓷窑中，可提高窑炉生产能力，大幅度降低能耗，并有效降低制品的变形，掉渣等烧成缺陷。作为窑具用的碳化硅材料都是多孔质的，显气孔达15-20%，SiC窑具根据结合剂的不同，可分为粘土结合，氧化物结合、碳化硅结合和再结晶。
粘土结合SiC窑具制备工艺与普通耐火材料基本相同，将一定颗粒级配的碳化硅原料与耐火粘土混合后成形，经1400-1500℃烧成即可得产品。这种窑具生产工艺简单，价格也是各种碳化硅窑具中较便宜的，应用较为广泛。目前许多日用陶瓷厂和电瓷厂所使用的碳化硅棚板、坩埚和垫板就是这类材料。由于粘土在烧结时生成少量液相，材料的机械强度随温度升高而降低，因此，粘土结合的碳化硅窑具使用寿命和使用温度都受到限制。
氧化物结合碳化硅的结合部分是由Al2O3/SiO2系统组成，包括从纯SiO2到纯Al2O3结合物的各种配比，制备工艺与粘土结合的类同，只是在成莆时需加入少量粘合剂以产生一定的生坯强度，在氧化气氛中经1400-1600℃烧成，烧成温度和产品性能随Al2O3含量的增加而提高，生产实践中，为了兼顾成形工艺和产品使用性能，通常是塑性耐火粘土中加入一定氧化铝，这样所得的碳化硅制品的性能也介于两者之间。Si2N4结合的碳化硅是在碳化硅原料中掺入一定量的硅，成形后在氮气中于1500-1600℃烧结，在烧结过程中硅与氮反应生成的Si2N4将碳化硅结合在一起，这种材料的性能与前两种相比都有很大提高，且强度随温度升高而略有升高，用它来制作坩埚或棚板，厚度可降至6-8mm。
与上述碳化硅材料比较，再结晶碳化硅的碳化硅含量最高，可看作纯碳化硅材料，它是将粗颗粒和细颗粒的碳化硅粉料及少量成形结合剂混合，用压制或注浆法成形，在中频或高频感应炉内于2200-2500℃的高温下烧成。碳化硅的再结晶是在无液相条件下，靠蒸发--凝聚传质机理来完成的。由于物质表面的蒸汽压与曲率半径成反比，即颗粒越小，表面的饱和蒸汽压越大，故小颗粒表面的蒸汽向蒸汽压较小的大颗粒表面转移并达到饱和而凝聚在大颗粒表面上。由于小颗粒越蒸发，表面曲率半径越小，饱和蒸汽压越大，又加速了小颗粒的蒸发；与此同时，大颗粒由于晶体长大，曲率半径越来越大，而饱和蒸汽压则越来越小，也加速了大颗粒表面的凝聚过程，最终小颗粒全部蒸发完毕，留下空隙，大颗粒则通过晶体长大而相互结合成一个牢固的整体。在再结晶过程中，制品不产生收缩，因此成形时的生坯密度决定了烧成后产品的密度和气孔率。再结晶碳化硅的高温机械强度好，为普通粘土结合碳化硅的10倍甚至20倍以上，它使碳化硅材料的特性得到了充分发挥，是各类窑具材料中理想、颇有前途的材料。 |
| |
|
