中國粉體網(wǎng)訊  高性能陶瓷具有高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、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，廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空、航天等各個領域。高性能陶瓷的制備大致包含粉體制備、坯體成型、燒結(jié)、精細加工等環(huán)節(jié)。其中，燒結(jié)技術在高性能陶瓷的生產(chǎn)過程中起著至關重要的作用。

先進陶瓷燒結(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)，并分別對應著不同的反應機理。液相燒結(jié)的反應機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)技術等各有優(yōu)缺點。

隨著高性能陶瓷的發(fā)展，對其技術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共價鍵化合物，具有高熔點、低自擴散系數(shù)以及高蒸汽壓等特點，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)的進行。因此，致密化和氣孔缺陷是影響碳化硼陶瓷性能指標的重要因素，碳化硼的燒結(jié)須采用有效添加劑或進行壓力燒結(jié)，同時改進熱工裝備，進一步提高碳化硼的致密度，以有效推動碳化硼陶瓷在諸多高技術領域的應用。

無壓燒結(jié)及設備

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，以及提高點缺陷或位錯密度來提高晶界和體積擴散的活化作用，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)設備

來源：湖南頂立科技有限公司

熱壓燒結(jié)及設備

碳化硼熱壓燒結(jié)的致密化機理大致包含以下三個過程： 

（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）體積擴散使得孔洞消失（2050~2150℃）。

碳化硼陶瓷熱壓燒結(jié)設備

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一直是研究的熱點。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與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”，屆時將邀請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發(fā)展趨勢》的精彩報告。

此外，中國粉體網(wǎng)將組織各參會代表對湖南頂立科技有限公司材料與工藝體驗中心進行參觀。屆時，各代表可參觀車間內(nèi)高性能結(jié)構(gòu)陶瓷設備（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)設備）。

胡祥龍 個人簡介

頂立科技副總經(jīng)理；頂立碳陶技術分公司總經(jīng)理。

社會職務：湖南省材料與熱處理學會理事、湖南省粉末冶金學會理事、 湖南省熱處理學會理事、中國復合材料學會理事；

研究方向：高性能陶瓷/復合材料工藝技術及高端熱工裝備研發(fā)。

科技創(chuàng)新成果:

承擔研發(fā)項目通過國家科技成果鑒定 5 項，

其中 1 項國際領先， 3 項國際先進；

承擔省部級科技重大專項  5 項；

主持起草國家行業(yè)標準  2 項；

獲省部級科技獎項 13 項，其中一等獎  3 項；

獲得授權(quán)專利 80 項， 

其中國家發(fā)明專利授權(quán)  27 項；

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)技術及裝備

孫川.B4C基復相陶瓷材料的制備、性能研究及抗彈能力測試

粉體網(wǎng).特種陶瓷：燒結(jié)技術大揭秘

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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