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碳化硅技术详解-5玻璃结合SiC作为耐火材料的简史

日期:2024-02-01 浏览:157


3.3 当代玻璃粘结SiC技术

在当代实践中,GBSC主要应用于粘结SiC研磨介质、先进的陶瓷装甲和先进的陶瓷耐磨材料。GBSC研磨介质的应用非常广泛,但在过去的一个世纪里,这项技术并没有显著的发展。它本质上是传统的GBSC技术。陶瓷装甲和耐磨应用是近期的高科技GBSC创新,称为GBSC-CMC。这种GBSC-CMC技术是更近期的,起源于1990年代,将在以下部分进行讨论。

传统的GBSC在耐火材料行业中非常小众,基本上只在商业上用于有限的几种耐火材料应用,那些SNBSC在商业上不合理的少数情况,以及作为在陶瓷研究实验室中生产中等耐火性SiC耐火材料的简单方法。这就是作者在1990年代初首次接触GBSC的方式。作为在陶瓷实验室制造定制的SiC微波烧结感应器的一种方法。在这个角色中,GBSC通常以三种方式之一制造:

  1. 1. 向SiC体中添加粘土。

  2. 2. 向SiC体中添加长石。

  3. 3. 向SiC体中添加玻璃熔融块或碎玻璃。

添加的玻璃成型添加剂通常在10 ~ 30 wt.%的范围内。混合和形成陶瓷预制件后,通常在1200℃ ~ 1500℃的环境空气中烧结,通常为1300℃ ~ 1400℃。广泛地使用了所有这三种方法,主要是为了生产GBSC微波感应器,用于陶瓷的微波烧结。粘土粘结对于耐火用途来说效果最好。GBSC的室温抗弯模量通常在50 ~ 100 MPa的范围内,这是足够的,但当然远远不如存在直接SiC-SiC晶间键合的SiC陶瓷。例如,RSSC的抗弯模量约为500 MPa。这对DSSC和硅RSSC都是如此。SNBSC陶瓷孔隙度高,强度低,但仍然远超GBSC的高温强度。

传统GBSC强度差的原因有两个。首先,烧结后的GBSC体非常多孔。很难达到低于20%的孔隙度,通常是30%或更高。其次,SiC-玻璃键比SiC-SiC键弱得多。DSSC和RSSC的孔隙度接近零,并且有SiC-SiC晶间键。SNBSC具有显著的孔隙度,但这被它具有强SiC-Si3N4-SiC晶间键的事实所抵消。

GBSC中键的耐火性按照熔融块、长石和粘土的顺序增加。如果使用最佳数量的低熔剂粘土制造,粘土粘结的GBSC感应器能够在高达1350℃的温度下工作。长石和熔融块粘结的GBSC在1200℃以上就不再可行,这取决于玻璃键的碱含量,以及在制造GBSC过程中添加的玻璃的数量。另一方面,GBSC的强度几乎完全取决于孔隙度。玻璃配方对强度几乎没有影响,除非在非常高的温度下。


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