SiC陶瓷的生产工艺

碳化硅粉体的制备技术就其原始原料状态分为固相合成法和液相合成法。

固 相 合 成 法

固相法主要有碳热还原法和硅碳直接反应法。碳热还原法又包括阿奇逊法、竖式炉法和高温转炉法。阿奇逊法首先由Acheson发明,是在Acheson电炉中,石英砂中的二氧化硅被碳所还原制得SiC,实质是高温强电场作用下的电化学反应,己有上百年大规模工业化生产的历史,这种工艺得到的SiC颗粒较粗。此外,该工艺耗电量大,其中用于生产,为热损失。

20世纪70年***展起来的法对古典Acheson法进行了改进,80年代出现了竖式炉、高温转炉等合成β一SiC粉的新设备,90年代此法得到了进一步的发展。Ohsakis等利用SiO2与Si粉的混合粉末受热释放出的SiO气体,与活性炭反应制得日一,随着温度的提高及保温时间的延长,放出的SiO气体,粉末的比表面积随之降低。

硅、碳直接反应法是对自蔓延高温合成法的应用,是以外加热源点燃反应物坯体,利用材料在合成过程中放出的化学反应热来自行维持合成过程。除引燃外无需外部热源,具有耗能少、设备工艺简单、生产率高的优点,其缺点是目发反应难以控制。此外硅、碳之间的反应是一个弱放热反应,在室温下反应难以点燃和维持下去,为此常采用化学炉、将电流直接通过反应体、对反应体进行预热、辅加电场等方法补充能量。

(2)金刚石砂轮磨削去除材料是由于磨粒切入工件时,磨粒切削刃前方的材料受到挤压,当压应力值超过陶瓷材料承受极限时便被压溃,形成大片碎屑。另方面磨粒切入工件时,由于压应力和摩擦热的作用，,磨粒下方的材料会产生局部塑性流动,形成变形层。当磨粒划过后,由于应力的消失弓|起变形层从工件_上脱离形成切屑。在材料去除的整个过程中,前刀面的压溃去除是主要的。(3)认为工程陶瓷材料磨削去除过程分为三个阶段:弹性滑擦、流动变形和脆性断裂。

弹性滑擦是指切削深度很小时,工件与磨粒之间仅作弹性接触滑动,此时不产生切屑。流动变形是指弹性变形和粘塑性流动造成少量磨屑和形成磨削表面的过程。流动变形的原因是由于磨粒切削刃的刃口钝圆半径r大,外锥角H小,在接触区容易形成较大非弹性应力场而避免或减少了裂纹产生和扩展,从而发生流动变形。脆性断裂是形成切屑的主要过程，磨粒给予工件材料施压作用而使其产生裂纹,进而产生局部***形成切屑。对工程陶瓷材料的磨削机理的解释还很多,但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题，一般采用冷却工作液清洗。