關(guān)于碳化硅微粉陶瓷的基礎(chǔ)知識(shí)
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更新時(shí)間：20/05/16 13:56:05 來源：
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碳化硅微粉陶瓷具有高硬度、高熔點(diǎn)(2400c)、高耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的抗氧化性、高溫強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱震性、導(dǎo)熱性和良好的氣密性等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于能源、冶金、機(jī)械、石油、化工、航空、航天、國(guó)防等領(lǐng)域
研磨工業(yè)通常根據(jù)顏色將碳化硅微粉分為黑色肉桂和綠色碳化硅微粉，兩者都是六角形晶體，屬于-SIC。
碳化硅微粉含有98.5%左右的碳化硅微粉，黑碳化硅微粉由石英砂、石油焦和高品質(zhì)制成。它的硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉,脆性和鋒利。其韌性高于綠色碳化硅微粉,其中大部分用于低拉伸強(qiáng)度材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬。
綠色碳化硅微粉含有99%以上的碳化硅微粉，綠色碳化硅微粉是石油焦和高質(zhì)量二氧化硅的主要原料，加鹽作為添加劑，經(jīng)電阻爐冶煉。它具有良好的自銳性能，主要用于硬質(zhì)合金、中國(guó)合金和光學(xué)玻璃的加工，也用于耐磨缸套和精制高速鋼刀具。
SiC的強(qiáng)共價(jià)鍵是SiC具有一系列優(yōu)異性能的根本原因，但也給燒結(jié)帶來困難。
從熱力學(xué)角度來看，燒結(jié)過程中原粉團(tuán)聚導(dǎo)致的自由能降低是致密化的主要驅(qū)動(dòng)力。但是,SiC晶界自由能相對(duì)較高,從固-固界面到固-固界面,導(dǎo)致粉末團(tuán)聚,自由能量下降不明顯。自由能差越小，燒結(jié)過程的驅(qū)動(dòng)力越低，SiC粉末比其他陶瓷更加困難，目前常用的方法是通過添加燒結(jié)助劑、減小原粉粒徑和壓制來改變自由能和促進(jìn)SiC的致密化。
從動(dòng)態(tài)角度看，燒結(jié)過程中的傳質(zhì)機(jī)制主要有蒸發(fā)和冷凝、粘度流動(dòng)、表面擴(kuò)散、晶界或晶格擴(kuò)散和塑性變形。SiC的強(qiáng)共價(jià)鍵導(dǎo)致固相傳質(zhì)速率慢，如晶格擴(kuò)散和表面擴(kuò)散，氣相傳質(zhì)需要高溫才能促進(jìn)粉末分解。因此，現(xiàn)有的燒結(jié)工藝主要是通過添加燒結(jié)助劑來提高固相擴(kuò)散速率或產(chǎn)生粘性液體玻璃輔助SiC來實(shí)現(xiàn)粘性流動(dòng)。
SiC陶瓷的高純度不含雜質(zhì)，可以提高SiC陶瓷的熱導(dǎo)率，但是在燒結(jié)過程中，要降低燒結(jié)溫度，提高燒結(jié)助劑的密度，須介紹如何解決這們之間的矛盾，是SiC陶瓷燒結(jié)難度高、焦點(diǎn)高的問題。
Al2O3陶瓷，燒結(jié)溫度相對(duì)較低，成本低廉，電絕緣性能好，目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是其熱導(dǎo)率較低，在大功率電路中的應(yīng)用受到限制。
北歐陶瓷具有良好的介電性能，在某些領(lǐng)域被用作高熱導(dǎo)基材料。然而，由于北歐、歐洲、美國(guó)、日本等地的毒性，已經(jīng)頒布了限制北歐電子產(chǎn)品銷售和發(fā)展的規(guī)定。
AlN陶瓷兼具優(yōu)秀的導(dǎo)熱和電絕緣性，介電常數(shù)低，適用于大功率電路。但是AlN陶瓷的燒結(jié)溫度過高，導(dǎo)致制備工藝復(fù)雜、成本高，尚未進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。而且，在濕環(huán)境中，鋁易水解，可靠性差。
SiC陶瓷具有密度低、機(jī)械強(qiáng)度高、抗氧化性好、耐磨性好、耐熱沖擊性好、熱膨脹系數(shù)低、與芯片熱膨脹系數(shù)高兼容性、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，在電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景，能滿足電子設(shè)備性能高、重量小、可靠性要求。
