碳化硼的烧结工艺

    烧结过程是碳化硼生产制备最关键的一个环节。由于碳化硼的结合键是强共价键，而且塑性差，晶界移动阻力大，固态时表面张力很小，因此碳化硼烧结困难。随着陶瓷材料科学的发展，人们研究出了许多适合碳化硼烧结的技术，主要有活化烧结，液相烧结，高温等静压烧结，气氛烧结及微波烧结等。那么碳化硼的烧结工艺有哪些呢？

    碳化硼的活化烧结：

    采用化学或物理的措施，使烧结温度降低、烧结过程加快，或使烧结体的密度和其它性能得到提高的方法称为活化烧结。从方法上可以分为两种：


    一、依靠外界因素活化烧结过程，如在气氛中添加活化剂，使烧结过程循环地发生氧化一还原反应或其它反应，往烧结填料中添加强还原剂，循环改变烧结温度，施加外应力等；

    二、提高粉末的活性，使烧结活化，例如粉末或粉末压坯的表面预氧化，使粉末颗粒产生较多晶体缺陷或不稳定结构，添加活化元素以及使烧结形成少量液相。

    碳化硼属于斜方晶系，碳含量可以从8.8%连续　变化到20%。由于在非化学计量的碳化硼中存在较高的空位浓度，而结构空位的非平衡态可以活化扩散物质的转移机构，提高硼和碳的扩散能动性，晶格畸变增加，扩散激活能和位错运动阻力降低，因此可以使烧结过程得到活化。

    想得到性能优越的碳化硼陶瓷材料，活化烧结是最关键的一个环节。主要考虑晶粒的细化和添加助烧剂使之强韧化。表面能的减小是粉末制品烧结的原动力，粉末越细，比　表面越大，烧结的驱动力越大，并且粉末越细，在制备过程中产生的结构缺陷越多，烧结速度快，制品密度大，而且可以显著降低烧结温度。

    因此晶粒细化在烧结过程中显得尤为重要。其中晶粒细化除了在碳化硼粉末制备工艺过程中使用机械粉碎法（包括滚动球磨、振动球磨、气流粉碎）使之细化外，合理地使用烧结添加剂不仅能提高烧结密度，也能控制晶粒尺寸，甚至起到细化晶粒的作用。在现行的碳化硼陶瓷烧结过程中，主要的添加剂有：金属单质，金属氧化物和金属盐，碳或有机物，过渡金属碳化物或硼化物等。