与碳化硅陶瓷的其它工艺相比,反应烧结工艺具有如下特点:处理温度低、时间短、不需特殊及昂贵的设备;反应烧结坯件不收缩,尺寸不变;成型方法多(挤压、注射、压制及浇注等)。由于素坯成型方法较多,而且烧结过程无需加压,就可以制备大尺寸、形状复杂的制品,碳化硅的反应烧结技术经过近半个世纪的研究,这种工艺以其自身独特优势已成为研究者们关注的焦点之一。
反应烧结碳化硅的类型按起始素坯中是否含有碳化硅颗粒,可将反应烧结碳化硅分为反应结合碳化硅和反应形成碳化硅。反应结合碳化硅反应结合碳化硅是指素坯中含有碳化硅和碳粉,在反应过程中碳和硅反应生产新的碳化硅相与原碳化硅相结合,从而形成碳化硅复合材料,其制备工艺如下:将碳化硅粉、碳粉和有机粘结剂混合,经过成型、干燥、脱粘,zui后渗硅而制得,这是现在普遍采用的一种方法。这种方法制备的反应烧结碳化硅中一般含有粗大的碳化硅晶粒,且自由硅的含量较高,但是此种方法工艺过程简单,且成本较低。
反应形成碳化硅反应形成碳化硅是指素坯中含有碳,这种多孔碳的素坯与硅或硅合金反应从而制备碳化硅复合材料,这种工艺zui早是Hucke发明的。Hucke用高分子聚合物聚合裂解制备了全碳质多孔碳的素坯,其原理是将可转变为碳的前驱体、孔形成剂及溶剂混合,在酸的作用下,使碳的前驱体聚合,随着聚合过程的进行所形成的聚合物与孔形成剂和溶剂相分离,形成富聚合物相和富孔形成剂和溶剂的双连续相的固体,将此固体热裂解,在热裂解的过程中,聚合物相转化为碳,而孔形成剂和溶剂蒸发或分解产生气孔,从而获得多孔碳,多孔碳再进行渗硅或硅合金制取反应烧结碳化硅材料。
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