陶瓷3D打印碳化硅烧结技术分享之二：无/常压烧结SiC

无压烧结又称为常压烧结，是相对于压力烧结而言的，又可分为固相烧结和液相烧结。

    1.固相烧结

    在α-SiC/β-SiC 粉体（亚微米级）中同时加入少量B 和C作为烧结助剂，2020℃/2050℃常压/真空条件下烧结，可获得致密碳化硅。通常B 的添加量在0.5wt.%左右，而C 的添加量则取决于SiC粉末中氧含量的高低，一般随着SiC 粉末中氧含量的增加而适当提高。对SiC 具有固相烧结作用的添加剂还有B4C+C、BN+C、BP+C、AlB2+C 等。其中B4C+C 也是目前常用的固相烧结添加剂。

    固相烧结的SiC 陶瓷，除了少量残留C 外，不存在第二相或晶界无玻璃相，晶界洁净，高温性能良好，可以使用到1600 ℃而性能基本不变。但固相烧结的SiC 不能达到完全致密，通常在晶粒的三角晶界处存在少量闭口气孔，而且高温时易导致晶粒长大。

    2.液相烧结

    液相烧结一般以一定数量的多元低共熔氧化物为烧结助剂，在较低温度下材料以液相烧结机制实现SiC 的致密化。常用液相烧结助剂如Y2O3、Al2O3，可原位形成了YAG(Y3Al5O12)。

    由于液相烧结温度较低，其晶粒不易长大，呈细小均匀等轴状，同时由于晶界液相的引入和独特的界面结构导致了界面结合弱化，材料的断裂也变为完全的沿晶断裂模式，结果使得材料的强度和韧性显著提高。

    SiC 的无压烧结技术已经非常成熟，可以采用多种成型工艺，突破产品形状和尺寸的限制，在适当添加剂的作用下可以获得较高的强度及韧性。此外，SiC 的无压烧结操作简单，成本适中，适用于批量化生产。

    无压烧结碳化硅密度可达3.10 g/cm^3~3.18 g/cm^3，弹性模量410GPa~450GPa，弯曲强度400MPa~550MPa。