化学成键

反应烧结

反应烧结或反应键合是生产致密共价陶瓷的重要手段。反应结合氮化硅(RBSN)是由细分化的硅粉制成的,这些硅粉经过成型,随后在氮/氢或氮/氦的混合气氛中在1200至1250°C(2200至2300°F)进行反应。氮渗透到多孔体中,并与硅反应在孔隙内形成氮化硅。然后将薄片加热到1400°C(2550°F),略低于温度熔点硅。对氮气流量和加热速率进行了精确控制。整个反应烧结过程可以持续两周。尽管在氮化过程中会发生高达60%的增重,但尺寸变化小于0.1%。这是一种“净形状”工艺,可以实现良好的尺寸控制,并减少了烧制后所需的昂贵加工和精加工的数量。由于不使用助烧剂,RBSN具有较好的高温强度和抗蠕变性能。

反应结合碳化硅(RBSC)是由细分化的,亲密的碳化硅和碳的混合物。由这种混合物形成的碎片在高温下暴露在液态或蒸汽硅中。硅与碳反应生成额外的碳化硅,碳化硅将原来的粒子结合在一起。硅也可以填充任何残留的开放孔隙。与RBSN一样,RBSC在烧结过程中尺寸变化不大。当温度上升到硅的熔点时,产品表现出几乎恒定的强度。

渗透

RBSC的硅化是渗透的一个很好的例子,它可以被描述为任何通过与或反应来填充孔隙的技术沉积从液体或蒸汽中在液体反应的情况下,这种技术被称为熔体渗透;在气相的情况下,它被称为化学蒸汽渗透,简称CVI。通过渗透,可以从编织碳纤维或毡开始,建立复合材料增强属性。

Lanxide过程

另一种化学键合方法是Lanxide工艺,由Lanxide公司介绍美国.在此过程中,熔融金属与气体反应,在金属-气体界面处形成金属-陶瓷复合材料。当复合材料在金属-复合材料界面处生长时,边缘与熔体保持接触,并充当附加反应物金属的灯芯。Lanxide工艺已被用于生产由陶瓷-金属复合材料或陶瓷制成的复杂形状,如碳化硼-硼,氮化钛-钛和硼化锆-锆。

薄膜淀积

用于电磁和机械应用的高级陶瓷通常生产成薄的或厚的电影.厚膜通常是用上面所述的纸铸法或旋涂法生产的。在旋转涂层中,陶瓷颗粒悬浮液沉积在快速旋转的基材上离心力将颗粒均匀地分布在表面。另一方面,真的薄膜(即小于一微米厚的薄膜)可以用先进的技术生产物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。PVD方法包括激光烧蚀,高能激光将材料从目标通过蒸汽喷射到衬底上,在衬底上沉积材料。另一种PVD方法包括溅射在这种方法中,高能电子轰击目标的表面,以蒸汽的形式将沉积在靶材上的物质移除相邻衬底。CVD包括将载气通过挥发性有机金属前体;气体和有机金属发生反应,产生一种陶瓷复合沉积在下游合适的衬底上。

更精确地控制薄膜的沉积可以通过分子束外延,或MBE.在该技术中,分子束被定向到衬底表面并与其他分子束发生反应,从而产生陶瓷的原子层沉积。通常可以实现外延(生长薄膜的结晶度与衬底的结晶度相匹配)。这种薄膜具有先进电子和光子应用的潜力,包括超导性。

产品

本文所述的粉末成型、固结和致密化过程被用于制造许多先进的陶瓷产品。这些产品分为两大类:电磁产品,包括所有电、磁、光学应用;和结构,包括所有的热机械应用。对于这些类别中重要的问题的概述,看到陶瓷而且先进结构陶瓷.从这些调查中,提供了有关特定电陶瓷和结构陶瓷产品的文章的链接。