【碳化硅陶瓷膜研究国内外文献综述3900字】

殊环境中的先进耐火材料[5,6,也是用于制备高温、高频和大功率器件的优秀材料[7]。碳化硅分子式为SiC,分子量40.07,是比较普遍的人工合成材构，其比重在3.20和3.25之间。碳化硅一共有七十多种变体，其中SiC晶体结构中一个晶胞里面有4个Si原子和4个C原子，这种图1-1C-Si键及C-Si四面体晶格缺陷少，由于Si、C原子间由共价键连接，强度高，决定了其高(1)碳化硅陶瓷的物理性性能碳化硅的密度为3.20g/mm³,其磨料的堆积密度在1.2~1.6g/mm³之间。Pauling的电负性对碳化硅材料进行检测，发现其Si-C键富含的离子性仅为12%。根据检测结果可知，碳化硅是一种硬度很高的材(2)碳化硅陶瓷的化学性能键为主，纯碳化硅不会被HNO₃、HCl等强酸或NaOH、KOH等强碱溶液侵蚀。在空气中加热到800℃后，碳化硅和O₂会产生反应，表硅晶体内部，防止碳化硅进一步氧化。升温超过1700℃时，二氧化硅所形成的保护膜就会被损坏，所以当温度低于1700℃时，碳化硅(一)反应烧结碳化硅实现致密化过程[¹4]。这样的多孔C的基底与Si或Si合金反应从而制备SiC复合材料。该素多孔坯体，经过渗Si,Si和坯体反应生成SiC。(二)固相烧结碳化硅固相烧结碳化硅以非氧化物B、C为烧结助剂，在惰性气体气氛下升温到2100℃以上，使碳化硅陶瓷进行无压力固相烧结。早在1975年，美国GE公司的Prochazk¹8以高纯的β-SiC为原料，加入B、C作为烧结助剂，通入氦气后，升温至2100℃进行无压固相烧结，成功制备出相对密度高于98%的SiC。同时，Prochazk继结致密，当B添加量为0.5~1.5%,C的添加量在0.5%左右，烧结过碳化硅的表面氧化生成少量的SiO₂,加入适量的游离C,可还原碳化硅表面的SiO₂膜，从而生成碳化硅，增加SiC表面能(Eb),进而促(三)重结晶烧结碳化硅附在粗颗粒表面沉积粗化，在粗颗粒与粗颗互连通的网络骨架结构[20-23]。的不同，SiC粗颗粒堆积初步形成陶瓷的骨架结构，而SiC细粒在骨粒表面，并且由于SiC粗粒的支撑作用，(四)液相烧结碳化硅液相烧结的机理[24]是将一定量的单元或多元低共熔物烧作为结助剂与SiC粉混合制成生坯，然后在无压条件下升至较低的烧结温度进行致密化烧结。在这个过程中烧结助剂会与碳化硅粉体表面氧化的SiO₂发生反应并产生大量的多元低共熔物，但烧结助剂熔点相对于碳化硅粉体而言较低，随着烧结温度的升高并达到烧结助剂的熔点时，碳化硅晶体的晶界中会出现液相，液相的出现导致了碳化硅晶体之间的结合能力变弱，此时扩散机制由传质扩散转变为以毛细传输为主导的粘性流动[23,由于液相的流动性会引起碳化硅颗粒发生滑移，碳化硅颗粒间出现分离，分离后的颗粒继续受到液相流动的影响会进一步分离，随后在毛细管张力的作用下，滑移的碳化硅颗粒会重新密集，这就是颗粒重排的过程，颗粒的重排过程是液相烧结致密化的主要原因；随着液相的持续流动，烧结体中的小颗粒或颗粒的突起部分先溶解，然后一些固相粒子会形成烧结颈，减少致密过程所需的能量和烧结温度，缓慢促进致密化，这一过程称为溶解-析出阶段；之后进入固相烧结阶段，烧结颈部进一步长大，晶粒生长的同时出现孔洞的粗目前，研究较多的液相烧结助剂材料主要分为两种，一种是氧化物类的烧结助剂，一种是由A、B、C三种材料构成的ABC三元体系烧结助剂。Al₂O₃、Y₂O₃、BeO等[25是常用的氧化物类烧结助剂，在烧结过程中，固态的氧化物会发生熔化转变为液相，或与SiC颗粒表面上的SiO₂发生反应形成硅酸盐液相。除了氧化物烧结助剂之外，Al-B-C体系烧结助剂[26也受到广泛关注。烧结助剂Al-B-C在存在SiC的情况下，在1900℃附近生成低熔点化合物Al₈B₄C₇,生成液相烧结。与其他烧结方法相比，碳化硅液相烧结方法的优点是：液相烧结的主要传质方式包括溶解-沉淀传质和流动传质两种。在碳化硅陶瓷液相烧结技术中，影响其微观结构与性能的关键因素之一是烧结助剂。该技术中，使用多元烧结助剂更有利于制备出满足不同性能需求的碳化硅陶瓷，目前，国内外研究中使用最多的是Al₂O₃-Y₂O₃二元烧结助剂。例如，张泳昌127]等人以SiC温度的提高，液相量增多；在YAG的共晶点1760℃附近，更易于化，研究表明：液相烧结可以改善SiC陶瓷的性能，Al₂O₃-Y₂O₃作为烧结助剂，当其配比满足形成YAG的化学计量比要求时，碳化硅陶制的浆料涂敷工艺，研制出微滤/超滤系列非对称多通道碳化硅陶瓷膜。在实际应用中，碳化硅陶瓷膜有效的去除了切削废液中的油分、参考文献[2]GrytaM.Long-termperformanceofmembranedistilJournalofMembianeScience,2005,265(1):153-159.[3]StrathmannH.Membraneseparationprocesses:Currentreleandfutureopportunities[J].AicheJournal,2010,47(5):1077-1087.FoodandBeverageProcessing[J].Filtration&Separation,2000,37(3):36-38.[5]梁训裕，刘景林.碳化硅耐火材料[M].冶金工业出版社，1981.[6]杨笛，李寅雪，李纯.新型碳化硅耐火材料的研制[J].电力建设，2001,22(002):42-45.[7]孙雨浓.SiCMOS电容近界面氧化层陷阱的等离子体钝化及电压稳定性研究[D].大连理工大学，2020.[8]赵更一.碳化硅陶瓷的制备和导热性能研究[D].哈尔滨工业大学，[9]胡赓祥，蔡珣，戎咏华.材料科学基础[M].上海交通大学出版社，[11]赵春志.6H-SiC氮离子辐照效应与激光退火处理研究[D].哈尔[12]NadeauJS.VeryHighPressureHotAmericanCeramicSocietyBulletin,1973,52(2):170-17[13]PopperP.ThepreparationoLondon:Specialceramics.1960.[14]郝寅雷，赵文兴.反应烧结碳化硅多相陶瓷制备方法研究进展[J].[15]郝斌，陈立君，杨霞.反应烧结制备SiC陶瓷的研究进展[J].2008(09):15-19.[16]SuyamaS,KamedaT,ItohY.Developmentofhigh-reaction-