中国粉体网讯   碳化硅陶瓷凭借优异的高温力学性能、耐磨性、耐腐蚀性及高热导率，在航空航天、能源化工、电子信息等领域展现重要的应用价值，可用于制造高温热交换器、化工管道、半导体设备部件。

由于碳化硅具有极强的共价键和极低的扩散系数，碳化硅陶瓷完全致密化的难度很大，为此开发出碳化硅陶瓷的烧结技术。其中无压烧结过程通常是在常规压力下，需要加入一定量的烧结助剂，一般分为两种，即无压固相烧结和无压液相烧结。

固相烧结碳化硅陶瓷

固相烧结需要烧结助剂来降低碳化硅的能级以使其致密化，添加烧结助剂主要是降低碳化硅的能级，C、B和Al是该体系中最常用的烧结助剂。液相烧结一般以一定数量的多元低共熔物为烧结助剂，由于其烧结温度低而得到广泛的研究，其中液相的存在加速了传质机制，也缩短了烧结时间和温度。

无压固相烧结碳化硅致密性强、纯度高，尤其是它还具有独特的高导热性和优异的高温强度等性能，易于加工成尺寸大、形状复杂的陶瓷器件。然而，由于其高共价键特性，如果没有烧结助剂，碳化硅陶瓷很难致密化。为了获得致密、高纯度的碳化硅陶瓷，必须将硼和碳含量降至最低。

液相烧结碳化硅陶瓷

液相烧结取决于起始材料的组成、烧结助剂的类型和数量以及烧结温度和时间。最常用的烧结助剂有Y₂O₃、Al₂O₃-Yb₂O₃、Al₂O₃-La₂O₃、Al₂O₃-Dy₂O₃和Al₂O₃-Y₂O₃-CaO。在液相烧结中使用Al₂O₃、Y₂O₃和CaO作为烧结助剂，对于降低烧结温度、提高韧性、帮助形成液相和改善烧结性能具有重要意义。研究发现，这些烧结助剂的加入降低了晶体温度，从而提高了样品烧结性。液相烧结技术降低了材料的制备成本，使大规模使用碳化硅陶瓷成为可能。

碳化硅陶瓷被认为是高热导率陶瓷的一种，声子散射是碳化硅陶瓷内部主要传导方式。热导率的定义为单位梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。作为具有较高热导率的陶瓷之一，碳化硅陶瓷的应用前景较为广泛。液相烧结SiC的热导率最低有44.4W/(m·K)、最高有234W/(m·K)，烧结助剂和烧结方式对于最终样品热导率有很大的影响，变化范围极大。降低碳化硅晶格中的氧含量能够提高热导率，稀土离子不溶于晶格中，烧结方式也会使得热导率不同，其中Al可以产生额外硅空位，使得声子散射增加。

可以进一步提升碳化硅热导率的措施主要有：挑选不含Al的烧结助剂；降低碳化硅晶格氧；选择合适的烧结助剂添加量；孔隙率降低；调节一定程度的晶粒长大；晶粒之间的良好连接。

陈宇红教授深耕高技术陶瓷领域多年，在碳化硅陶瓷烧结方向积累了大量研究成果，为行业工艺迭代输出诸多宝贵思路。

陈宇红简介

陈宇红，北方民族大学教授，“粉体材料智能设计与制造”宁夏重点实验室主任，宁夏材料研究学会副理事长。主要研究领域和方向为高技术陶瓷、材料高温相平衡研究。主持完成多项国家、省部级项目研究。获宁夏自治区科技进步奖二等奖、三等奖各一项，发表SCI论文六十余篇，授权发明专利四项。

2026年11月26日，中国粉体网将举办2026全国高纯碳化硅粉体制备技术及应用交流大会。北方民族大学陈宇红教授将受邀参会，做题为“Liquid phase sintering high thermal conductive silicon carbide ceramics”的报告，围绕液相烧结高导热碳化硅陶瓷展开深度分享。

参考来源：

王凤等.碳化硅陶瓷烧结技术的研究及应用

戚武彬.液相烧结碳化硅陶瓷材料力-热学性能研究

（中国粉体网编辑整理/初末）

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