[发明专利]一种大尺寸反应烧结碳化硅烧结过程的支撑结构

说明书

本发明涉及一种大尺寸反应烧结碳化硅烧结过程的支撑结构，属于反应烧结碳化硅制备技术领域。本发明所述支撑结构由上石墨板、下石墨板和位于两石墨板中间的陶瓷球构成，主要是通过置于石墨板沉台内的陶瓷球实现滚动支撑；陶瓷球的滚动可以实现支撑区域位置的变化，而且支撑区域位置变化时只受陶瓷球的滚动摩擦力，由于陶瓷球的滚动摩擦力很小，坯体的热胀冷缩过程几乎不受支撑区域的约束限制，可以实现坯体的自由膨胀与收缩，大大减小烧结过程中坯体的应力，提高制备过程中的成品率。

技术领域

本发明涉及一种烧结过程中用于支撑坯体的结构，特别涉及一种大尺寸反应烧结碳化硅在烧结过程中水平无约束的支撑结构，属于反应烧结碳化硅制备技术领域。

背景技术

反应烧结碳化硅是一种最常用的工程陶瓷之一，其制备方法是将SiC/C多孔预制体(以下简称预制体)和Si一起放入真空烧结炉中加热，使熔融的Si完全渗入预制体的孔隙中，坯体中的碳与渗入的硅反应生成新的碳化硅，剩余的液态游离硅填充气孔，从而得到致密的碳化硅陶瓷，完成其反应烧结过程。

小尺寸的反应烧结碳化硅制备时，可以直接将预制体和Si放在真空烧结炉的坩埚内进行反应烧结，升降温过程中坯体(预制体或反应烧结完的制品)发生的热胀冷缩虽然会受到坩埚滑动摩擦力的约束，但其自身重量小，摩擦力也小，坯体热胀冷缩量也比较小，坯体强度足以承受，对烧结成品率几乎没有影响。因此，国内诸多反应烧结碳化硅相关的专利大都未提及其烧结过程中的支撑方式。

然而，大尺寸的反应烧结碳化硅制备时，坯体重量非常大；如果采用传统的直接将坯体放到坩埚上，或在石墨坩埚上用耐高温的固体支撑的方法，在升降温过程中，由于坯体和坩埚线膨胀系数的差异，坯体的膨胀和收缩过程会受到支撑点处较大摩擦力的约束，在坯体上产生较大应力。由于SiC/C预制体在升温烧结过程中强度较低，反应烧结完的坯体在高温时强度也比较低，则当坯体中任意一点的应力大于坯体强度时，就会导致坯体开裂，使反应烧结碳化硅制品作废。因此，对于大尺寸反应烧结碳化硅的制备来说，其在真空炉内的支撑方式是否合理是决定其能否烧制成功的关键因素之一。

发明内容

针对现有技术制备的大尺寸反应烧结碳化硅的成品率低的问题，本发明的目的在于提供一种大尺寸反应烧结碳化硅烧结过程的支撑结构，所述支撑结构由上下两石墨板和位于其中间的陶瓷球构成，陶瓷球的滚动可以实现支撑区域位置的变化，而且支撑区域位置变化时只受陶瓷球的滚动摩擦力，由于陶瓷球的滚动摩擦力很小，坯体的热胀冷缩过程几乎不受支撑区域的约束限制，可以实现坯体的自由膨胀与收缩，大大减小烧结过程中坯体的应力，提高制备过程中的成品率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种大尺寸反应烧结碳化硅烧结过程的支撑结构，所述支撑结构包括上石墨板、下石墨板、等直径的陶瓷球以及易挥发性固体。

所述上石墨板或下石墨板由一块以上石墨板组成；组成上石墨板或下石墨板的每块石墨板本身的两个平面的平行度不大于0.05mm；组成下石墨板的所有石墨板位于同一水平面上，误差不超过0.1mm，避免在坯体的重力下，陶瓷球滚动到限位位置(陶瓷球与沉台边缘接触)，失去调整支撑位置变化的作用；石墨板要有一定的厚度，确保上石墨板和下石墨板均能够承受坯体的重量。

上石墨板和下石墨板上对称加工有均匀分布的沉台，所述沉台应有足够的尺寸，保证陶瓷球在沉台内可以滚动足够的距离，但是尺寸不能太大，否则无法起到限位的作用；沉台的大小可以根据其支撑坯体位置适当调整，中心附近坯体热胀冷缩量小，沉台直径可适当减小，外围坯体热胀冷缩量大，沉台直径可适当增大，保证陶瓷球的可滚动距离大于此支撑区域对应坯体的膨胀/收缩量1mm～3mm。