陶瓷3D打印碳化硅烧结技术分享之一：反应烧结SiC

反应烧结SiC(Reaction Bonded Silicon Carbide, RB)

将碳化硅粉、碳粉与有机粘结剂混合，经过成型、干燥、排胶（脱脂），最后渗硅获得制品。国内外制造反应烧结碳化硅绝大部分都采用此方法。

烧结过程中几乎没有收缩及尺寸变化，具有烧结温度低、产品结构致密、生产成本低等优点，适合制备大尺寸复杂形状碳化硅陶瓷制品。

反应烧结SiC 的密度3.05g/cm^3~3.15g/cm^3，弹性模量380GPa~430GPa，弯曲强度350-500 MPa，断裂韧性4.0-5.0 MPa·m^1/2。但随着Si 含量增加，强度和断裂韧性线性下降；当Si 含量一定时，随着SiC 晶粒尺寸减小，强度增大。高温下游离硅塑性增大，使材料的断裂韧性随温度增大，从室温下4 MPa·m^1/2 增加到1200 ℃下的12 MPa·m^1/2。

为了保证渗硅的完全，素坯(α-SiC+C)应当具有足够的孔隙度。因此必须严格控制素坯密度，通过调整最初混合料中α-SiC 和C 的含量、α-SiC 的粒度级配、C 的形状和粒度以及成型压力等手段可以获得适当的素坯密度。反应完成后SiC颗粒的残留气孔由游离Si 填充，从而可以获得致密烧结体。

采用亚微米级SiC(0.4-0.5 μm)颗粒为原料，调节配方中C 和SiC 的质量比值在0.1-0.5 之间，通过湿法成型制备素坯，反应烧结制备密度达到3.1 g/cm^3 的RBSC 陶瓷材料，由于材料中游离Si 的尺寸细小，普遍在100 nm 以下，材料组织分布均匀，因此材料抗弯强度可以达到1000 MPa 以上。

反应烧结SiC 陶瓷材料的使用温度一般不超过1400 ℃。当温度过高时，游离Si 熔化，从而导致材料的强度迅速下降。

注：也可通过裂解高分子聚合物，制备全碳多孔坯体，再经高温渗硅制备了高性能的反应烧结碳化硅，但成本很高。