下面我们来说一下无压烧结和热压烧结的优缺点。
烧结是B4C陶瓷制备中至关重要的一步,影响B4C陶瓷烧结的主要因素包括烧结方法、粉体原料的粒度和活性、添加剂的种类和用量、烧结温度和保温时间等。目前,碳化硼陶瓷粉末的烧结方法主要有无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、放电等离子烧结等。现在我们来谈谈无压烧结和热压烧结的优缺点。
无压烧结
纯B4C的无压烧结致密化难度很大,孔隙缺陷和密度是影响碳化硼陶瓷性能指标的关键因素。烧结温度和粉末粒度是影响碳化硼陶瓷密度的重要指标。原料粉末对碳化硼陶瓷烧结性能的影响至关重要。粉末越细,加热速度越快,越有利于提高陶瓷的致密度。粉末粒径越小,比表面积越大,烧结的驱动力越大;颗粒表面积和烧结温度的增加可以促进致密化烧结,从而获得更高的密度(56%~71%)。快速加热有助于实现良好微观结构的高密度,因为可以将压实加热到一定温度,并在微观结构变粗之前发生致密化。研究表明,无压烧结纯碳化硼致密化的主要条件是采用氧含量≤3μm的低超细粉末,温度范围为2250~2350℃。
无压烧结碳化硼制品工艺简单,加工成本低,不需要太多的烧结条件。适合生产形状复杂的产品,适合大规模工业化生产。它是制备陶瓷常用的烧结技术。但由于烧结温度较高,晶粒容易发生异常长大,导致烧结过程难以控制,导致产品性能不稳定。
热压烧结
热压烧结制备工艺是在较高温度下施加压力,提高粉末的塑性,具有显微组织优良、产品密度高、变形抗力低、成形压力低等优点。因此,为了有效降低碳化硼的烧结温度,可以采用热压烧结的制备工艺。
与纯热压相比,热压烧结与液相烧结的有效结合可以大大降低烧结温度,提高密度。一般来说,热压烧结所需的基本条件是:惰性或真空气氛,压力通常在20-40MPa之间,温度控制在1900-2200℃之间,并在此温度下保持0.5-2.0小时。碳化硼热压烧结制备工艺的特点是工艺流程复杂、设备要求高、加工成本高、生产效率低。而且它不能制备形状复杂的产品,只能生产形状简单的产品。