技術瓶頸突破：無壓燒結碳化矽陶瓷為大規模生產帶來新進展

一種具有高強度、高介電常數等優異性能的先進陶瓷材料 耐磨性耐高溫、耐腐蝕性正從實驗室走向工業化，為許多工業領域的轉型提供了可能。

最近，一項技術改造項目年產600噸無壓燒結矽的生產線 碳化物陶瓷s由浙江京濤科技有限公司投資興建的無壓燒結碳化矽陶瓷裝置已順利進入試生產階段。這項進展標誌著無壓燒結碳化矽陶瓷的大規模生產取得了重大突破。

01 什麼是無壓燒結碳化矽陶瓷？

無壓燒結碳化矽陶瓷是一種主要由以下成分組成的陶瓷材料：高純度超細碳化矽粉末其中添加了碳化硼或石墨烯等燒結助劑。在惰性氣體或真空環境下，於1950~2100℃的溫度下進行燒結。

與需要施加壓力的傳統燒結製程不同，無壓燒結技術可實現產品近乎完全的緻密化。在大氣壓力條件下。

這種方法提供降低生產成本並且是更適合製造形狀複雜的零件。

無壓燒結碳化矽陶瓷具有以下特性：高強度、高耐磨性、耐高溫性、耐腐蝕性、耐酸鹼性使其能夠在各種惡劣環境下長期使用。

其固相燒結產品純度可達理論密度的 98%，兼具高導熱性、優異的高溫強度及機械性質。

02 技術瓶頸與突破

雖然無壓燒結碳化矽陶瓷具有優異的性能，但其製造流程一直面臨挑戰。

這碳化矽陶瓷具有極高的硬度和顯著的脆性。這使得採用傳統加工方法製造複雜結構部件變得困難。這項技術瓶頸嚴重限制了其在高階設備中的應用。
此製程透過在前驅體轉化過程中形成SiC骨架，有效抑制燒結收縮，從而顯著降低線收縮率。從 21.71% 降至 6.38%。

最終製備的SiC陶瓷的密度為3.17 g·cm⁻³，彎曲強度為359 MPa，彈性模量為381 GPa，導熱係數高達165.76 W·m⁻¹·K⁻¹。

03 應用領域廣泛

由於其優異的性能，無壓燒結碳化矽陶瓷在多個領域展現出廣闊的應用前景。

在半導體製造在微影機領域，碳化矽陶瓷主要用於晶圓台、導軌、陶瓷卡盤和機械手臂等運動部件。其高剛性和低熱膨脹係數確保了設備在奈米級運動精度下穩定運作。

在新能源光伏在擴散爐和低壓化學氣相沉積（LPCVD）設備中，碳化矽陶瓷正在取代傳統的石英材料，用於製造載體零件，例如舟形支架，從而有望延長使用壽命。超過5倍。

無壓燒結碳化矽陶瓷也適用於密封件、軸承、防彈裝甲以及其他領域。

它們的硬度和斷裂韌性直接決定了其彈道防護性能。提高燒結緻密度和採用多相複合燒結是提高無壓燒結碳化矽陶瓷硬度和斷裂韌性的關鍵方法。

在化學工程、製藥和冶金等行業的極端環境中，例如高溫、高壓、強腐蝕和高磨損，無壓燒結碳化矽陶瓷可以作為石墨、不銹鋼和鉭金屬等傳統材料的高品質替代品。

04 市場前景與產業化進程

隨著無壓燒結碳化矽陶瓷技術的不斷成熟，其市場規模正逐漸擴大。

目前的研究和開發工作主要集中在改良燒結助劑並開發複合材料以滿足新能源汽車、5G通訊等新興領域的需求。

無壓燒結碳化矽陶瓷技術的突破為高端製造業帶來了新的可能性。

從半導體設備到新能源領域，從化學腐蝕防護到彈道防護，這種高性能材料憑藉其獨特的優勢，正逐漸成為傳統材料的重要替代品。