热压发制备SiC的技术路线与详细解读（四）-20世纪末至今的重要热压SiC研究论文

日期：2024-01-05 浏览：303

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8 20世纪末至今的重要热压SiC研究论文

到了20世纪90年代，由于其成本更低、简单性更高，无压烧结在大多数商业应用中已经取代了热压，尽管与热压相比，其密度和晶粒生长的结果较差。然而，热压仍然继续用于最高质量的SiC防弹装甲。Cao等人证明，通过使用铝、硼和碳对SiC进行热压，可以使断裂韧性增加两倍以上，与使用B和C进行DSSC无压烧结相比。Cao等人报告说，AlN烧结助剂HPSC是表现最好的SiC防弹陶瓷之一。

Flinders等人比较了Al、AlN、Al₂O₃和Al₄C₃作为HPSC的烧结助剂，对于恒定的Al含量，发现AlN是最佳的。Ray等人报告说，HPSC中1.65 wt.%的AlN是一种优秀的SiC防弹陶瓷。

8.1 BaO和碳烧结助剂：1985年

1985年，Sakai和Hirosaki的论文表明，最佳组合是5 wt.% BaO和1 wt.%碳，如图4.9所示。当使用0.3 μm β-SiC，在2050℃/20 MPa/30分钟的条件下进行热压，这种组合可以得到95%的密度。

图5 在2050℃/下热压SiC的密度与重量%的函数在真空下20mpa / 30min

8.2 使用Al/B/C烧结助剂的全致密热压SiC：2000/2001年

Zhang等人在2000年和2001年发表了两篇关于使用Al、B和C作为烧结助剂的HPSC热压至全密度的论文。当使用亚微米β-SiC掺杂3 wt.% Al、0.6 wt.% B和2 wt.% C，在1900℃/50 MPa/1小时的氩气中进行压制时，可以生产出大约100%密度的HPSC。透射电子显微镜与EDS元素分析确定了Al₂O₃和(Al_1-xSi_x)OC相作为SiC晶粒之间的薄，2nm无定形层。因为烧结助剂的添加量相对较高，可能超过了SiC的溶解度。

8.3 控制热压SiC致密化和性能的烧结助剂：2008年

2008年，Ray等人进行了自1970年代HPSC专利以来最全面的HPSC研究。研究了许多烧结助剂，包括常用于SSiC-DSSC（Al、B、B₄C、C）和常用于LPS-DSSC（Y₂O₃和Al₂O₃）的烧结助剂，以及氮化物AlN和Si₃N₄。发现Al、B和C增强了致密化，而N则阻碍了致密化，通过操纵烧结助剂类型和含量，致密化开始温度可以在1500℃-1900℃的范围内改变多达300℃，压力为28 MPa。此外，机械性能也可以通过这种方式受到影响。报告了一份全面的数据集，探索了各种烧结助剂组合，以及相关的致密化特性、晶粒大小和形状，以及化学和机械性能。