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碳化硅陶瓷：極具發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)陶瓷

碳化硅陶瓷作為現(xiàn)代工程陶瓷之一，其硬度僅次于金剛石，具有熱膨脹系數(shù)小、熱導率高、化學穩(wěn)定性好、耐磨性能高、在高溫下仍具有良好力學性能和抗氧化性能等突出的物理化學性質(zhì)，成為極具發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)陶瓷。

碳化硅的基本特性參數(shù)

SiC 陶瓷與其它高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的物理性能比較

碳化硅陶瓷的應用

可以廣泛應用于石油化工、冶金機械、微電子器件和航空航天等領域。同時，SiC還具有低的中子活性、良好的耐輻照損傷能力和高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)點，成為新一代核裂變以及未來核聚變反應堆中的重要結(jié)構(gòu)材料之一。

SiC 陶瓷的應用領域

SiC 陶瓷材料的燒結(jié)方法

SiC 陶瓷由強共價鍵構(gòu)成，這在使得SiC具有熱導率高、熱穩(wěn)定性好、機械性能優(yōu)異等特點的同時也導致了其難以制備。為了保證SiC 陶瓷具有高熱導率，SiC 陶瓷的高純凈度和高致密度是必不可少的。但是，SiC 陶瓷中強共價鍵的存在會使其極難致密化，從而需要更高的燒結(jié)溫度，使得工藝復雜、成本較高，極大的限制了其工業(yè)化應用。

SiC 陶瓷材料燒結(jié)的方法有很多，主要有無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、反應燒結(jié)、重結(jié)晶燒結(jié)、微波燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)等。目前，無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)和反應燒結(jié)是 SiC陶瓷材料制備中應用最為普遍的三種燒結(jié)方式。 

其中，RBSC 陶瓷材料不僅保持了 SiC 陶瓷比強高、耐磨損、抗沖擊等力學性能，還具備高熱導率、高抗熱震等優(yōu)良的熱學性能，因此 RBSC 陶瓷材料在耐磨密封膠、燃氣轉(zhuǎn)子、光學反射鏡、精密軸承和個人防護等領域的應用前景十分廣闊。

聚焦高性能碳化硅陶瓷的研究與應用

對于高性能碳化硅陶瓷的研究與應用備受國內(nèi)外各個領域?qū)W者的廣泛關(guān)注。近年來，我國中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所在高性能碳化硅陶瓷領域的研究取得了一定進展。如在難加工材料碳化硅加工技術(shù)方面取得重要進展，在高品質(zhì)碳化硅陶瓷先驅(qū)體研制方面取得進展，研發(fā)制備出新型碳化硅陶瓷致密化燒結(jié)助劑等。

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”，屆時將邀請中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所黃政仁所長作《高性能碳化硅陶瓷研究與應用》的精彩報告。

黃政仁個人簡介

黃政仁教授，博士生導師，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所所長，國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會委員，863新材料領域主題專家組成員

研究方向及成果：黃政仁教授重點開展先進結(jié)構(gòu)陶瓷材料的組成、結(jié)構(gòu)、應力設計和制備科學等方面的研究。在碳化物、氧化物復相陶瓷和陶瓷基復合材料的強化與增韌、非氧化物陶瓷濕法成型、非氧化物納米粉體和金屬-陶瓷納米復合粉體制備及性能研究等方面取得了一系列重要研究成果；在大口徑輕量化碳化硅空間光學部件和高性能碳化硅熱交換部件研制、陶瓷材料表面改性、陶瓷材料低應力高可靠連接、超高溫陶瓷材料以及先進陶瓷材料和部件的無損檢測技術(shù)研究等方面取得了重要突破性進展。主持完成自然科學基金重點項目、973項目課題、863項目和其它各類國家重點項目、中科院知識創(chuàng)新方向性項目、上海市基礎研究項目、上海市科技攻關(guān)項目等重要科研項目40余項。

參考資料：

王皓.高溫陶瓷材料熱輸運和微觀結(jié)構(gòu)的理論研究

曾凡.反應燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備及碳化硅納米線增強研究  

劉明剛.碳化硅陶瓷的無壓燒結(jié)及性能研究  

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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