中國粉體網(wǎng)訊  高性能陶瓷具有高強(qiáng)、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電、絕緣、磁性、透光以及壓電、鐵電、生物相容等一系列優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于國防、化工、冶金、電子、機(jī)械、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。高性能陶瓷的制備大致包含粉體制備、坯體成型、燒結(jié)、精細(xì)加工等環(huán)節(jié)。其中，燒結(jié)技術(shù)在高性能陶瓷的生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用。

先進(jìn)陶瓷燒結(jié)流程

陶瓷燒結(jié)依據(jù)是否產(chǎn)生液相分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)，并分別對(duì)應(yīng)著不同的反應(yīng)機(jī)理。液相燒結(jié)的反應(yīng)機(jī)理可簡單歸納為熔化、重排、溶解-沉淀、氣孔排除。此外，陶瓷燒結(jié)涉及到溫度、氣氛、壓力等因素及其調(diào)控，由此產(chǎn)生的常壓燒結(jié)、真空燒結(jié)、氣氛燒結(jié)及各種壓力燒結(jié)技術(shù)等各有優(yōu)缺點(diǎn)。

隨著高性能陶瓷的發(fā)展，對(duì)其技術(shù)及熱工裝備的要求越來越高，如碳化硼陶瓷。碳化硼陶瓷是新型陶瓷中重要的耐磨損和高硬度結(jié)構(gòu)陶瓷材料。盡管碳化硼具有許多優(yōu)異的性能，但是碳化硼作為一種強(qiáng)共價(jià)鍵化合物，具有高熔點(diǎn)、低自擴(kuò)散系數(shù)以及高蒸汽壓等特點(diǎn)，這使得獲得高致密度的碳化硼陶瓷往往需要很高的燒結(jié)溫度。另外，碳化硼粉體表面通常具有一層氧化物薄膜（B2O3），阻礙了燒結(jié)的進(jìn)行。因此，致密化和氣孔缺陷是影響碳化硼陶瓷性能指標(biāo)的重要因素，碳化硼的燒結(jié)須采用有效添加劑或進(jìn)行壓力燒結(jié)，同時(shí)改進(jìn)熱工裝備，進(jìn)一步提高碳化硼的致密度，以有效推動(dòng)碳化硼陶瓷在諸多高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

無壓燒結(jié)及設(shè)備

目前，碳化硼粉末的無壓燒結(jié)主要通過添加劑除去碳化硼表面的氧化層，以及提高點(diǎn)缺陷或位錯(cuò)密度來提高晶界和體積擴(kuò)散的活化作用，從而在稍低的溫度下（2100-2400℃）獲得較高密度（95%-98%）。

碳化硼無壓燒結(jié)設(shè)備

來源：湖南頂立科技有限公司

熱壓燒結(jié)及設(shè)備

碳化硼熱壓燒結(jié)的致密化機(jī)理大致包含以下三個(gè)過程： 

（1）外加壓力使樣品在燒結(jié)過程中發(fā)生顆粒重排，總孔隙率降低，（1800~1950℃）； 

（2）開孔在塑性流變的作用下發(fā)生閉合，成為閉孔（1950~2050℃）； 

（3）體積擴(kuò)散使得孔洞消失（2050~2150℃）。

碳化硼陶瓷熱壓燒結(jié)設(shè)備

來源：湖南頂立科技有限公司

除了碳化硼，碳化硅、氮化鋁、氮化硅等高性能陶瓷熱工裝備技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。2019年8月27-28日，中國粉體網(wǎng)將于長沙舉辦“2019第二屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”，屆時(shí)將邀請(qǐng)湖南頂立科技有限公司胡祥龍副總經(jīng)理作《高性能陶瓷熱工裝備技術(shù)發(fā)展趨勢》的精彩報(bào)告。

此外，中國粉體網(wǎng)將組織各參會(huì)代表對(duì)湖南頂立科技有限公司材料與工藝體驗(yàn)中心進(jìn)行參觀。屆時(shí)，各代表可參觀車間內(nèi)高性能結(jié)構(gòu)陶瓷設(shè)備（碳化硅、碳化硼、碳化鋯、硼化鋯、硼化鈦、氮化硼、氮化硅、氮化鋁、氧化鋯、氧化鋁等生產(chǎn)設(shè)備）。

胡祥龍 個(gè)人簡介

頂立科技副總經(jīng)理；頂立碳陶技術(shù)分公司總經(jīng)理。

社會(huì)職務(wù)：湖南省材料與熱處理學(xué)會(huì)理事、湖南省粉末冶金學(xué)會(huì)理事、 湖南省熱處理學(xué)會(huì)理事、中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)理事；

研究方向：高性能陶瓷/復(fù)合材料工藝技術(shù)及高端熱工裝備研發(fā)。

科技創(chuàng)新成果:

承擔(dān)研發(fā)項(xiàng)目通過國家科技成果鑒定 5 項(xiàng)，

其中 1 項(xiàng)國際領(lǐng)先， 3 項(xiàng)國際先進(jìn)；

承擔(dān)省部級(jí)科技重大專項(xiàng)  5 項(xiàng)；

主持起草國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)  2 項(xiàng)；

獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)項(xiàng) 13 項(xiàng)，其中一等獎(jiǎng)  3 項(xiàng)；

獲得授權(quán)專利 80 項(xiàng)， 

其中國家發(fā)明專利授權(quán)  27 項(xiàng)；

在核心專業(yè)期刊上發(fā)表論文  10 篇。

參考資料：

湖南頂立科技有限公司.碳化硼陶瓷致密化燒結(jié)技術(shù)及裝備

孫川.B4C基復(fù)相陶瓷材料的制備、性能研究及抗彈能力測試

粉體網(wǎng).特種陶瓷：燒結(jié)技術(shù)大揭秘

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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