SiC陶瓷材料在高溫真空燒結(jié)爐中的致密化燒結(jié)

燒結(jié)是陶瓷生坯在高溫真空燒結(jié)爐高溫下的致密化過(guò)程和現(xiàn)象的總稱。

在燒結(jié)前期，隨著高溫真空燒結(jié)爐燒結(jié)溫度的提高或高溫真空燒結(jié)爐燒結(jié)保溫時(shí)間的延長(zhǎng),顆粒之間開(kāi)始 只有點(diǎn)接觸，物質(zhì)通過(guò)不同的擴(kuò)散途徑向顆粒間的頸部和氣孔部位填充,使頸 部逐漸長(zhǎng)大，并逐步減小氣孔所占的體積。隨后，細(xì)小的顆粒之間開(kāi)始逐漸形 成晶界，并不斷擴(kuò)大晶界的面積，使陶瓷坯體逐漸致密。在這個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的致密 化燒結(jié)過(guò)程中，物質(zhì)通過(guò)不同的擴(kuò)散途徑，使連通的氣孔不斷縮小，兩個(gè)顆粒 之間的晶界與相鄰的晶界相遇，、形成晶界網(wǎng)絡(luò)。再經(jīng)過(guò)晶界移動(dòng)和晶粒長(zhǎng)大, 使氣孔縮小，直至氣孔不再相互連通，形成的孤立氣孔位于幾個(gè)晶粒相交的部 位，此時(shí)高溫真空燒結(jié)爐燒結(jié)前期已經(jīng)結(jié)束在燒結(jié)后期，隨著高溫真空燒結(jié)爐燒結(jié)溫度的提高或燒結(jié)保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，孤立的氣孔擴(kuò) 散到晶界上消失，或者晶界上的物質(zhì)繼續(xù)向氣孔擴(kuò)散填充，同時(shí)晶粒也繼續(xù)長(zhǎng) 大，直至完全致密化。

如果繼續(xù)提高高溫真空燒結(jié)爐燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)燒結(jié)保溫時(shí)間，就只是晶 界的移動(dòng)，即晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，而對(duì)燒結(jié)致密性的提高沒(méi)有明顯的作用。

研究表明，即使在2100度的高溫真空燒結(jié)爐的高溫下，C原子和Si原子 的自擴(kuò)散系數(shù)也僅為1.5x 1()7。和2.5x i0^_13cm²*s^{_1高溫真空燒結(jié)爐},說(shuō)明SiC陶瓷材料 是難以燒結(jié)致密的材料。故通常很難釆用常規(guī) 的[1]燒結(jié)途徑來(lái)制取高致密、高純的SiC陶瓷材料，而必須通過(guò)添加一些燒結(jié)助 劑增加表面能，降低晶界能或采用外部加壓等特殊的工藝才能夠獲得高致密度 的SiC陶瓷材料。SiC陶瓷材料的難燒結(jié)性，使高性能SiC陶瓷材料的生產(chǎn)成 本居高不下，嚴(yán)重地阻礙其應(yīng)用和發(fā)展。目前，制備高致密度SiC陶瓷材料的 方法主要有反應(yīng)燒結(jié)、無(wú)壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和熱等靜壓燒結(jié)等方法。