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碳化硅(SiC)粉體制備技術(shù)綜述:從傳統(tǒng)到前沿

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時間:2024-07-19 14:26:00【

碳化硅(SiC),作為關(guān)鍵的工業(yè)原料,因其卓越的物理與化學(xué)特性——高熔點(diǎn)、優(yōu)異的熱導(dǎo)率、出色的抗氧化性和高溫強(qiáng)度、以及卓越的化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性,在眾多領(lǐng)域中扮演著不可或缺的角色。其早期制備主要依賴于碳熱還原法,即Acheson法,此法因原料成本低廉和工藝簡便,成為工業(yè)化合成SiC粉體的基石。

1、固相法 碳熱還原法(Acheson法)

Acheson首創(chuàng),通過高溫下石英砂與碳質(zhì)材料反應(yīng)制得α-SiC。該法因經(jīng)濟(jì)高效、易于大規(guī)模生產(chǎn),至今仍為工業(yè)首選。通過原料細(xì)化、混料改進(jìn)和催化劑引入,可進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量至納米級別。

2、燃燒合成法(自蔓延高溫合成)

利用外部點(diǎn)火引發(fā)自持放熱反應(yīng),合成新材料。該法成本低、工藝簡潔,但控制難度大,可能產(chǎn)生復(fù)雜相。

3、機(jī)械粉碎法

通過外力作用破碎材料,實(shí)現(xiàn)超細(xì)粉體制備。盡管設(shè)備與工藝簡單,成本低廉,產(chǎn)量高,但易引入雜質(zhì)。

4、液相法

溶膠-凝膠法

借助溶膠-凝膠技術(shù),實(shí)現(xiàn)Si源和C源的分子級均勻混合,合成溫度低、粒度小、純度高,適用于實(shí)驗(yàn)室高純超細(xì)粉體制備。

5、熱分解法

通過有機(jī)聚合物的熱分解生成SiC粉體,分為直接分解與骨架形成兩種路徑,關(guān)鍵在于先驅(qū)體的合成。

6、氣相法

化學(xué)氣相沉積法(CVD法)

通過氣體間的化學(xué)反應(yīng)在密閉環(huán)境下沉積生成新物質(zhì),適合高純納米級SiC粉體的制備,但批量生產(chǎn)與收集存在挑戰(zhàn)。

7、激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積法(LICVD

利用激光作為熱源促進(jìn)氣體分子反應(yīng),形成納米SiC顆粒,適用于單質(zhì)、無機(jī)化合物和復(fù)合材料超細(xì)粉末的合成。

8、等離子體法

采用電弧、感應(yīng)或微波加熱產(chǎn)生等離子體,加速化學(xué)反應(yīng),快速冷卻后獲得納米顆粒。該法反應(yīng)迅速,但設(shè)備要求高,效率有待提高,尚處于研發(fā)階段。

 

這些制備方法各具特色,根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的工藝,能夠有效提升SiC粉體的性能與應(yīng)用范圍。

 

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