SiC陶瓷制备技术研究进展

传统烧结工艺：稳定可靠的“基石”

常压烧结：无需额外压力，在2 000~2 150 ℃下就能实现致密化，生产成本低，特别适合制造大尺寸复杂部件如陶瓷热交换器。添加B₄C和酚醛树脂作为助剂，可让陶瓷的相对密度和抗折强度大幅提升。

反应烧结：热处理温度低至1 720 ℃，烧结时体积几乎不收缩，能精准制备近净尺寸的大尺寸坯体。通过优化炭黑与石墨的比例，可使常温抗折强度达到251.7 MPa，断裂韧性达4.29 MPa·m^1/2。

重结晶烧结：在高温保护气氛下经历蒸发—凝聚—再结晶，材料孔隙均匀，高温力学性能优异，是热交换器、高温电热元件的理想选择。添加20%（w）的SiC纤维，能让陶瓷的力学性能达到最佳。

热压烧结：温度与压力双管齐下，可制备致密度超99%的高性能陶瓷。以 Y₂O₃为助剂，在1 900 ℃下烧结，陶瓷常温抗折强度可达981 MPa，堪称“致密王者”。

新型烧结工艺：高效创新的“先锋”

振荡压力烧结：动态压力打破颗粒自锁，促进致密化。在1 900 ℃下烧结的SiC陶瓷，致密度达97.2%，抗弯强度551 MPa，性能远超同温度下的热压烧结产品，还能抑制晶粒异常长大。

放电等离子烧结：脉冲电流快速加热，升温降温速率惊人，能有效控制晶粒尺寸。在1 700 ℃下就能实现完全致密化，制备的陶瓷硬度达28.3 GPa，适合批量生产小型精密部件。

      闪速烧结：电场辅助下的“节能王者”，利用焦耳热实现快速致密化。无需添加剂，在110 mA·mm^-电流下保温60 s，相对密度就能达到96.5%，炉温比常压烧结降低700 ℃，生产效率大幅提升。

    合理选择助剂，能大幅降低烧结温度、提升材料性能。

固相烧结助剂：稳定致密的“保障”

      以B、C系列助剂为代表，通过去除SiC表面的SiO₂膜提高表面能，同时引发晶格畸变，加速原子扩散。用硼酸和D-果糖作为B、C源，可制备致密度超99%的SiC 陶瓷；添加1%（w）石墨烯+0.3%（w）B，能获得相结构稳定的等轴晶粒，避免异常生长。

液相烧结助剂：高效改性的“利器”

Al₂O₃-Y₂O₃体系：两者按不同比例可形成低熔点化合物，在1 300 ℃就能生成液相，促晶粒重排。球磨6 h后烧结，SiC陶瓷硬度达24.0 GPa，抗折强度655.6 MPa，强度与韧性双优。

Al-B-C体系：高温下生成Al₈B₄C₇液相，填充气孔并促进传质，烧结后液相挥发无残留。添加10%（w）该助剂，SiC陶瓷抗弯强度达518.1 MPa，断裂韧性4.98 MPa·m^1/2。

AlN-Re₂O₃体系：稀土氧化物与AlN协同作用，降低氧含量、提升热导率。AlN与Pr₂O₃按3:1配比，可制备出晶粒均匀、抗弯强度549.7 MPa的高性能SiC陶瓷，高温稳定性优异。

     尽管SiC陶瓷的制备技术已取得长足进步，但仍有提升空间。未来的研究将聚焦三大方向：优化SiC原料粉体的合成、纯化与细化工艺，从源头提升产品质量；研发高效低剂量烧结助剂，在减少添加量的同时进一步增强材料性能；精准调控烧结温度、压力、气氛等参数，实        现高性能与规模化生产的平衡。