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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(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐磨性能高、在高溫下仍具有良好力學(xué)性能和抗氧化性能等突出的物理化學(xué)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(yīng)用

可以廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金機(jī)械、微電子器件和航空航天等領(lǐng)域。同時(shí)，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(diǎn)，成為新一代核裂變以及未來核聚變反應(yīng)堆中的重要結(jié)構(gòu)材料之一。

SiC 陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域

SiC 陶瓷材料的燒結(jié)方法

SiC 陶瓷由強(qiáng)共價(jià)鍵構(gòu)成，這在使得SiC具有熱導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好、機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn)的同時(shí)也導(dǎo)致了其難以制備。為了保證SiC 陶瓷具有高熱導(dǎo)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(qiáng)共價(jià)鍵的存在會(huì)使其極難致密化，從而需要更高的燒結(jié)溫度，使得工藝復(fù)雜、成本較高，極大的限制了其工業(yè)化應(yīng)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(yīng)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(yīng)燒結(jié)是 SiC陶瓷材料制備中應(yīng)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(qiáng)高、耐磨損、抗沖擊等力學(xué)性能，還具備高熱導(dǎo)率、高抗熱震等優(yōu)良的熱學(xué)性能，因此 RBSC 陶瓷材料在耐磨密封膠、燃?xì)廪D(zhuǎn)子、光學(xué)反射鏡、精密軸承和個(gè)人防護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。

聚焦高性能碳化硅陶瓷的研究與應(yīng)用

對于高性能碳化硅陶瓷的研究與應(yīng)用備受國內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注。近年來，我國中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所在高性能碳化硅陶瓷領(lǐng)域的研究取得了一定進(jìn)展。如在難加工材料碳化硅加工技術(shù)方面取得重要進(jìn)展，在高品質(zhì)碳化硅陶瓷先驅(qū)體研制方面取得進(jìn)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(shí)將邀請中國科學(xué)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(yīng)用》的精彩報(bào)告。

黃政仁個(gè)人簡介

黃政仁教授，博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)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(huì)委員，863新材料領(lǐng)域主題專家組成員

研究方向及成果：黃政仁教授重點(diǎn)開展先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的組成、結(jié)構(gòu)、應(yīng)力設(shè)計(jì)和制備科學(xué)等方面的研究。在碳化物、氧化物復(fù)相陶瓷和陶瓷基復(fù)合材料的強(qiáng)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(fù)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(xué)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(yīng)力高可靠連接、超高溫陶瓷材料以及先進(jìn)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(jìn)展。主持完成自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、973項(xiàng)目課題、863項(xiàng)目和其它各類國家重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院知識(shí)創(chuàng)新方向性項(xiàng)目、上海市基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、上海市科技攻關(guān)項(xiàng)目等重要科研項(xiàng)目40余項(xiàng)。

參考資料：

王皓.高溫陶瓷材料熱輸運(yùn)和微觀結(jié)構(gòu)的理論研究

曾凡.反應(yīng)燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備及碳化硅納米線增強(qiáng)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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