中國粉體網(wǎng)訊  碳化硼（B₄C）陶瓷是一種具有高熔點(diǎn)（2427℃）、低密度（2.52g·cm^-3）和良好中子吸收性的共價(jià)鍵化合物。碳化硼陶瓷由于具有高硬度（維氏硬度為3770kg·mm^-2），常被用作粗砂研磨材料和耐研磨構(gòu)件；碳化硼半導(dǎo)體具有很高的高溫塞貝克系數(shù)，也是一種很有前途的材料。因此，碳化硼陶瓷是一種很有前景的工程材料。

碳化硼陶瓷粉末的燒結(jié)方法主要有無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等。反應(yīng)燒結(jié)是一種活化燒結(jié)碳化硼的方法，能有效強(qiáng)化碳化硼的燒結(jié)過程，主要包括無壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)。

無壓燒結(jié)

純的碳化硼無壓燒結(jié)致密化困難，影響碳化硼陶瓷致密度的主要因素為燒結(jié)溫度與粉末粒度。粉末越細(xì)、升溫速率越快越有利于提高陶瓷的致密度。粉末的粒度越小，比表面積越大，燒結(jié)的驅(qū)動力越大；顆粒表面面積和燒結(jié)溫度的增加可促進(jìn)致密化燒結(jié)，產(chǎn)生較高的致密度(56%～71%)。

研究表明，純碳化硼無壓燒結(jié)致密化最主要的條件是采用≤3μm的超細(xì)粉末且低含氧量，溫度范圍在2250-2350℃。

無壓燒結(jié)所需的主要設(shè)備是冷壓壓制機(jī)和燒結(jié)爐。碳化硼陶瓷無壓燒結(jié)常用的成型方法有注漿成型、模壓成型、凝膠注模成型、冷等靜壓成型等。

熱壓燒結(jié)

熱壓燒結(jié)是指將干燥、混合均勻的碳化硼粉料填充入高強(qiáng)石墨模具內(nèi)，一邊加熱一邊從單軸方向加壓，是成型和燒結(jié)相結(jié)合的一種燒結(jié)方法。其優(yōu)勢之一是不需要單獨(dú)的成型工藝。

碳化硼的無壓燒結(jié)可制備形狀復(fù)雜制品，但往往造成晶粒過度生長且含有3-7Vol.%的氣孔率，因此材料的強(qiáng)度和韌性偏低(σ_f<300MPa，K_IC≤3MPa·m^1/2)。而采用熱壓燒結(jié)技術(shù)，可獲得致密度更高和力學(xué)性能更好的碳化硼陶瓷。

通常熱壓燒結(jié)條件為：真空或惰性氣氛壓力20～40MPa，溫度2200～2300℃，保溫時間0.5～2h。

無壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)的工藝特點(diǎn)比較

2019年8月27-28日由中國粉體網(wǎng)舉辦的“2019第二屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”上，東北大學(xué)教授茹紅強(qiáng)將做《反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷復(fù)合材料組織與性能的調(diào)控》的報(bào)告，屆時將會有更多關(guān)于反應(yīng)燒結(jié)碳化硼陶瓷復(fù)合材料的講解，期待您的到來！

專家簡介

茹紅強(qiáng)：教授，博士生導(dǎo)師，材料與冶金學(xué)院副院長，東北大學(xué)科學(xué)技術(shù)處副處長（兼）。主要研究方向：先進(jìn)陶瓷材料，特種耐火材料，粉末冶金新材料。主持和參加了二十多項(xiàng)國家、省、部級攻關(guān)項(xiàng)目的研究工作，完成國家、省部級鑒定四項(xiàng)。目前主持科研項(xiàng)目6項(xiàng)，其中國家“863”高技術(shù)項(xiàng)目二項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目一項(xiàng)，軍工項(xiàng)目一項(xiàng)。首次成功合成高性能的Sialon/SiC復(fù)相材料，使這種優(yōu)質(zhì)材料低成本生產(chǎn)成為可能；開發(fā)研制的無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷材料和無壓燒結(jié)碳化硼陶瓷材料，其材料性能已達(dá)到國際同類材料的先進(jìn)水平。發(fā)表論文70多篇。兼任東北大學(xué)教育部材料先進(jìn)制備技術(shù)工程研究中心常務(wù)副主任，中國硅酸鹽學(xué)會特陶分會理事。教授課程《先進(jìn)無機(jī)非金屬材料》、《陶瓷材料學(xué)》、《無機(jī)材料物理化學(xué)》、《復(fù)合材料工藝與設(shè)備》、《粉體制備技術(shù)》。

參考來源：

宋艷艷.碳化硼陶瓷的無壓燒結(jié)

聶丹.碳化硼陶瓷的制備工藝及其應(yīng)用現(xiàn)狀

楊亮亮.碳化硼陶瓷的燒結(jié)與應(yīng)用新進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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