在非氧化物陶瓷中，碳化物、氮化物引人注目。因为材料的原子键大多是共价键，所以高温下抗变形能力强。 不同于氧化物，需要人工来合成原料。 在原料合成过程中，必须避免与O2接触，否则会首先生成氧化物；并且原料合成及其烧结时都必须在保护性气体（N2，惰性气体）中进行，以免生成氧化物，影响高温性能。,第二节 碳化硅（SiC）陶瓷,1890年Edword,G偶尔发现的材料 最初超硬性能：砂轮、砂布、砂纸和磨料机械加工 二次大战中发现炼钢时的还原剂 加热元件纯SiC是绝缘体1012m，当有杂质时，电阻零点几m 1974年，美国科学家，无压烧结制得了碳化硅陶瓷 耐热材料（汽化点2600）、超硬材料、耐磨材料、耐腐蚀材料,一、碳化硅晶体结构,平行 反平行,主要有二种晶形： SiC（立方晶系） -SiC（六方晶系、包括菱面体） 基本结构单元：SiC4、CSi4四面体相互穿插 堆积次序不同不同结构,区别：字母表示晶格类型，C（立方）、H（六方）、R（菱方）；用单位晶胞中所含层数,nH：没C轴有N层重复周期的六方晶系结构。,SiC 原子排列,-SiC -SiC （2100 ） -SiC是低温稳定型（面心立方结构）， -SiC是高温稳定型（六方结构）金刚石晶体结构，存在牢固的共价键。金刚石晶体结构，存在牢固的共价键。由于Si和C原子较小，键长短，共价性强，决定了它的高硬度，一定的机械强度和难于烧结等一系列特点。,二 SiC的基本特性,三、碳化硅粉料的制备,1、Achesor法：采用碳热还原过程SiO2 + 3C SiC + 2CO（电弧炉2000-2400）,该方法也称高温法SiC，得到相为-SiC，需经粉碎与提纯处理，才能达到所需的纯度与粒度,2、碳热还原法,用碳与石英均匀混合，在保护气氛或真空条件下，小于1800 ，生成-SiC 3、碳与硅直接反应 Si + C SiC （1000-1400） 4、金属有机前驱体法,四、碳化硅陶瓷制造工艺,1、反应烧结SiC，又称自结合SiC，(RBSC) 工艺：由-SiC粉和石墨按一定比例混合压成坯体后，加热到1450-1700，同时熔渗Si或通过气相Si渗入坯体，使之与石墨起反应生成- SiC，把原先存在的-SiC颗粒结合起来。 特点： 尺寸变化小3%，成本低 但含有相当数量的游离硅，使应用温度1200,2、常压烧结,固相烧结：亚微米- SiC加入B: 036%，C025%，烧结温度达2100，95%理论密度的制品 特点： 优：高温强度不变化 缺：晶粒易长大穿晶断裂，所以强度韧性不高 液相烧结：（Y2O3Al2O3）Y3Al5O15:6wt%,基本致密；99年亚微米级SiC（AlB2+C），1850烧结。 特点： 性能随添加剂、烧结温度、显微结构的不同差异很大,3、热压烧结,研究：添加剂、增强剂以及工艺因素的影响 + 0.8% B：1950，30min，70Mpa，密度大于95%理论密度。 + 1% B4C ：1950，20Mpa获得接近理论密度。 特点： 晶粒细，致密 ，制品的强度与硬度高,4、碳化硅陶瓷材料的应用,是常用的高温发热元件材料（纯SiC是绝缘体1012m，当有杂质存在时，电阻大幅度下降到零点几欧姆厘米，并且具有负的温度系数） 主要用作高温结构材料，例火箭尾喷管的喷嘴、热电偶套管等高温零件； 硬度高，可制作砂轮和各种磨具； 有高导热率，可作热交换器，耐火材料。,高导热陶瓷材料特性比较,