國內外碳化硅陶瓷材料研究與應用進展

李辰冉，謝志鵬，康國興，安 迪，魏紅康，趙 林

(1.景德鎮陶瓷大學材料科學與工程學院，景德鎮 333403；2.清華大學材料學院新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室，北京 100084；3.株洲湘火炬火花塞有限責任公司，株洲 412000)

0 引 言

碳化硅作為一種重要的結構陶瓷材料，憑借其優異的高溫力學強度、高硬度、高彈性模量、高耐磨性、高導熱性、耐腐蝕性等性能，不僅應用于高溫窯具、燃燒噴嘴、熱交換器、密封環、滑動軸承等傳統工業領域，還可作為防彈裝甲材料、空間反射鏡、半導體晶圓制備中夾具材料及核燃料包殼材料[1-5]。碳化硅優異的性能源自于其晶體結構和Si-C鍵的高度共價鍵特性(～88%)，但強共價鍵性及低的擴散系數[6]導致其難以燒結，即使在高溫條件下致密化燒結也比較困難[7-8]。因此，為了獲得致密的碳化硅結構陶瓷材料，研究人員對碳化硅燒結機理、燒結助劑、燒結方法、致密化過程進行了大量研究和探索工作，先后發展了各種燒結技術，包括反應燒結、常壓燒結、重結晶燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結，以及近二十年來的新型燒結技術，如放電等離子燒結、閃燒、振蕩壓力燒結等。本文首先簡述了碳化硅的晶形結構及其粉體的制備，然后重點介紹了碳化硅陶瓷燒結技術的發展歷史和研究進展，以及燒結助劑的選取及作用，最后分析和介紹了碳化硅陶瓷在各領域的應用情況。

1 碳化硅晶形結構及粉體制備

碳化硅材料具有硬度大、耐磨損、彈性模量高等特性，這些特性大部分取決于其高度共價鍵性及穩定的晶體結構。……