中國粉體網(wǎng)訊 先進陶瓷通常指的是采用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學(xué)組成，精密的制造加工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并具有優(yōu)異特性的陶瓷。根據(jù)使用特性一般分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷，也可以分為氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。
非氧化物陶瓷與氧化物陶瓷的不同之處
非氧化物在自然界很少存在，需要人工來合成。而氧化物陶瓷的原料更易得，價格相對比較低廉。
非氧化物標準生成自由焓△G，一般都大于相應(yīng)氧化物標準生成自由焓△G。
氧化物原子間的化學(xué)鍵主要是離子鍵，而非氧化物一般是鍵性很強的共價鍵。
這些不同之處導(dǎo)致了非氧化物陶瓷比氧化物陶瓷難燒結(jié)。由于非氧化物標準生成自由焓△G更大，所以非氧化物陶瓷在原料的合成和陶瓷燒結(jié)時，易生成氧化物，因此必須在保護性氣體（如N2、Ar等）中進行。而氧化物陶瓷的原料本身就是氧化物，所以不存在怕被氧化的問題，所以生產(chǎn)工藝相對簡單。非氧化物的強共價鍵使得非氧化物陶瓷一般比氧化物難熔和難燒結(jié)。必須在極高溫度(1500～2500℃)并有燒結(jié)助劑存在的情況下才能獲得較高密度的產(chǎn)品，有時必須借助熱壓燒結(jié)法才能達到希望的密度(>95%)，所以非氧化物陶瓷的生產(chǎn)成本一般比氧化物陶瓷高。
非氧化物陶瓷燒結(jié)過程中的影響因素
我們以碳化硅為例，介紹非氧化物陶瓷燒結(jié)過程中存在的難點，這些問題會直接導(dǎo)致燒結(jié)結(jié)果的好壞。
脫膠溫度對坯體氣孔率的影響
脫膠工藝是影響燒結(jié)工藝的重要工藝過程，當坯體經(jīng)80℃烘干后，坯體的氣孔率為26.65%；隨著脫膠溫度的升高，素坯的氣孔率增加，當溫度升高到800℃ 時氣孔率為30.23%，繼續(xù)升高溫度氣孔率增加不明顯。從節(jié)能的角度考慮，確定脫膠溫度為800℃，該條件下獲得的素坯具有較高的氣孔率和滲硅通道，有利于促進硅和炭的充分反應(yīng)。
脫膠溫度對坯體氣孔率的影響
升溫速率對碳化硅陶瓷金相組織的影響
當升溫速率較快時，熔融硅浸滲過程與碳和熔融硅反應(yīng)過程同時進行，碳和熔融硅發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生體積膨脹從而導(dǎo)致部分通道被堵塞，使得坯體中存在部分殘?zhí)迹⑶沂固蓟璐竺娣e連接在一起，而游離硅為不連續(xù)的填充。
在不同升溫速率下制備的碳化硅陶瓷的金相組織圖(a) 0.8℃/min;(b)1.0℃ /min;(c)1.2℃/min;(d)1.4℃/min.
幾種先進陶瓷性能比較
雖然非氧化物陶瓷難燒結(jié)，但也是它的一大優(yōu)點，因為非氧化物陶瓷原子間主要是以共價鍵結(jié)合在一起，因而具有較高的硬度、模量、蠕變抗力，并且能把這些性能的大部分保持到高溫，這是氧化物陶瓷無法比擬的。上表中可以很直觀地看出非氧化物陶瓷的性能優(yōu)勢，但是因為非氧化物陶瓷的燒結(jié)難度大，所以對燒結(jié)設(shè)備的要求也高，目前使用的設(shè)備還需要依賴從國外進口，而且燒結(jié)設(shè)備非常昂貴。國產(chǎn)設(shè)備一直都在發(fā)展中，希望未來在非氧化物陶瓷領(lǐng)域可以看到我們自己的高端燒結(jié)設(shè)備。
