反應燒結工藝介紹
一、陶瓷原料成形體在一定溫度下通過固相、液相和氣相相互間發(fā)生化學反應,同時進行致密化和規(guī)定組分的合成,得到預定的燒結體的過程。制品在燒成前后幾乎沒有尺寸收縮。采用各種陶瓷成型工藝,能制得各種形狀復雜的陶瓷制品。反應燒結的溫度低于其他燒結方法的燒結溫度。制成的制品氣孔率較高,機械性能較差。反應燒結得到的制品不需要昂貴的機械加工,可以制成形狀復雜的制品,在工業(yè)上得到廣泛應用。
中文名:反應燒結
外文名:reactive sintering
別 名:活化燒結
作 用:制成有一定強度和尺寸精度的成品
影響因素:升溫速度、溫度、粉末粒度等
二、反應燒結或反應成型是通過多孔坯件同氣相或液相發(fā)生化學反應,使坯件質(zhì)量增加,孔隙減小,并燒結成具有一定強度和尺寸精度的成品的工藝。同其他燒結工藝比較,反應燒結有如下幾個特點:
①反應燒結時,質(zhì)量增加,普通燒結過程也可能發(fā)生化學反應,但質(zhì)量不增加。
②燒結坯件不收縮,尺寸不變,因此,可以制造尺寸精確的制品。普通燒結坯件一般發(fā)生體積收縮。
③普通燒結物質(zhì)遷移發(fā)生在顆粒之間,在顆粒尺度范圍內(nèi),而反應燒結的物質(zhì)遷移過程發(fā)生在長距離范圍內(nèi),反應速度取決于傳質(zhì)和傳熱過程。
④液相反應燒結工藝,在形式上,同粉末冶金中的熔浸法相似.但是,熔浸法中的液相和固相不發(fā)生化學反應,也不發(fā)生相互溶解,或只允許有輕微的溶解度。
通過氣相反應燒結的陶瓷有反應燒結氮化硅(RBSN)和氮氧化硅Si2ON2。通過液相的反應燒結陶瓷有反應燒結碳化硅SiC。
反應燒結氮化硅是硅粉多孔坯件在1400℃左右和氮氣反應形成的。在反應過程中,隨著連通氣孔的減少,氮氣擴散困難,反應很難進行徹底。因此,反應燒結氮化硅坯件厚度受到限制,相對密度也難達到90%。影響反應過程的因素有坯件原始密度、硅粉粒度和坯件厚度等。對于粗顆粒硅粉,氮氣的擴散通道少,擴散到硅顆粒中心需要時間長,因此反應增重少,反應的厚度薄,坯件原始密度大也不利于反應。
反應燒結氮氧化硅的坯件由Si、SiO2和CaF2(或CaO、MgO等)組成,同氮反應生成Si2ON2。在反應燒結時,CaO、MgO等同SiO2形成玻璃相。氮溶解于熔融玻璃中,Si2ON2晶體從被氮飽和的玻璃相中析出,反應燒結氮氧化硅的密度可以大于90%。氮氧化硅對氯化物和氧氣的抗腐蝕性好,已用作電解池內(nèi)襯,用于AICI3電解制鋁、ZnCl2電解制鋅。反應燒結碳化硅是SiC-C多孔坯由液相硅浸漬而制成。