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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。

2.3工程陶瓷的钻削加工：工程陶瓷材料钻削多采用掏料钻。掏料钻的结构为-环形金刚石砂轮焊接到一中空的钢管上,焊接工艺为银焊。当钻削工程陶瓷材料时,金刚石砂轮高速旋转,利用端面的金刚石磨粒切削材料。钻削常压烧结氮化硅时,材料去除率可达1600mm3/min。近年来,有成功利用行星式金刚石砂轮钻削方动加工工程陶瓷材料的报道。所用钻头为一专用钻头,切削体部分为——小直径的金刚石砂轮。钻削时,砂轮一边自转,一边沿一定圆周公转,依靠砂轮端面的金刚石磨粒切削作用完成材料去除。该访法只适于加工较大的孔,对小孔加工较困难。

3.2工程陶瓷材料的超声波加工：超声波加工就是利用振动频率超过16 000 Hz的工具头,产生0.01~0.1的振幅，通过悬浮液磨料对工件进行加工使其成形的一种加工方法。悬浮液磨料以极高的速度强力冲击加工表面,在被加工表面造成很大的局部单位面积压力，使工件局部材料发生形,当达到其强度极限时,材料将发生***而变成粉末被打击下来，这是超声波加工工件的主要作用。其次还有悬浮液磨料在工具头高频振动下对工件表面的抛磨作用，以及工作液进入被加工材料裂缝处,加速机械***的作用。在上述作用之下工件表面将按工具截面形状逐渐被加工成形。目前,超声波加工主要用于孔加工、套料、切割、雕刻和研磨金刚石拉丝模等。它的宏观作用力小,适合加工薄壁或刚性差的工件。加工精度高,表面粗糙度小，工件表面无残余应力、***变化及等现象。