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热压法制备SiC的技术路线与详细解读(九)-热压法制备SiC概述与总结

日期:2024-01-05 浏览:248


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13 热压SiC概述

HPSC在1956年被发明并在一篇论文中公开。HPSC在20世纪后期逐渐被DSSC取代。HPSC是通过HPSC粉末和烧结助剂在感应加热的石墨模具中致密化的。这是一个比无压烧结的“DSSC”更昂贵和复杂的制造过程。从根本上讲,HPSC和DSSC是相同的陶瓷,但HPSC是比DSSC更旧的技术,通过更复杂和昂贵的处理路线达到相同的结果,但有一个额外的好处,即在没有过度晶粒生长的情况下可以实现全密度,这是HPSC可以实现而DCCS不能实现的结果。因此,HPSC的方法在20世纪是通向发展无压烧结的近全密度SiC(DSSC)的途径上的一个垫脚石。所以,虽然HPSC现在越来越成为一种精品技术,但它在过去的半个世纪里形成了通向当代DSSC的重要步骤。

HPSC和DSSC陶瓷之间最显著的区别点如下:

关键优点

  • HPSC仍然是唯一能够在近纯SiC陶瓷中达到100%密度,而不会产生过度晶粒生长的过程。

  • 热压可以在比DSSC更低的温度下实现全致密化,这使得可以用HPSC生产出比DSSC更细的SiC晶粒。这方面的最终例子是HIP-SiC,已经报道过HIP-SiC中的晶粒尺寸可以细到200 nm 。

  • HPSC本质上是在横向平面上的净形状。所有的收缩都是轴向的,而DSSC不是一个净形状的过程,它经历了烧结收缩。

  • • 超细SiC粒径对于成功的热压过程来说并不是必要的,而DSSC粒径绝对需要是超细的,表面积在10 m2g-1的数量级,粒径在亚微米级。这样的超细粉末的生产成本很高。

关键缺点

  • 与 DSSC 相比,HPSC 的经济可行性要差得多,因为 HPSC 需要在非常高的温度下在石墨模具中进行热压,这需要更加昂贵和复杂的基础设施,而且热压模具的耗材成本很高。热压模具(通常由石墨制成)的制造成本很高。石墨模具可热压的形状有限。

  • HPSC 是一种热压工艺,与 DSSC 的简单无压烧结工艺相比,HPSC 从本质上更不适于进行具有成本效益的大规模生产,后者可以通过连续炉大规模生产系统完成。

尽管HPSC有其缺点,DSSC技术更简单,但HPSC在20世纪下半叶的大部分时间里仍然是商业制造高质量致密SiC的主导过程。事实上,在装甲领域,特别是在SiC-N中,HPSC直到现在仍然在商业上大量可用。

因此,尽管DSSC在21世纪已经成为市场主导的高质量SiC技术,但DSSC在20世纪后期没有像人们预期的那样快速取代HPSC,可能的驱动因素如下:

  • 从最小气孔率、细晶粒尺寸和净形成型属性来看,HPSC的质量通常优于DSSC。

  • 在20世纪后期,HPSC制造商大量投资于感应热压工业制造基础设施。然而,热压硼碳化物装甲陶瓷,使用与HPSC基本相同的基础设施,在那个时代的市场份额增长是以牺牲HPSC的市场份额为代价的,反映了热压基础设施的重新分配。

  • SSiC-DSSC在1990年代之前一直处于复杂的专利保护网之下。相比之下,HPSC在1956年的一篇全面的发表的论文中被完全公开,因此,从1956年开始,它是公有领域的技术。

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