Sinterovanje sinterovanog karbida silicija u čvrstoj fazi pri atmosferskom pritisku

         Sinterovanje keramike od silicij-karbida koja sadrži C i B4C elemente kao pomoćna sredstva za sinterovanje je sinterovanje u čvrstoj fazi, a proces sinterovanja se uglavnom kontroliše difuznim mehanizmom, s optimalnom temperaturom sinterovanja od 2150°C. Proces sinterovanja je jednostavan i lak za kontrolu. Dodavanjem odgovarajuće količine aditiva C + B4C, proces sinteriranja karbida silicija je jednostavan i lak za kontrolu. U poređenju sa polaznim komadom, keramičko sinteriranje ima otprilike 30% volumenske kontrakcije, čime se može dobiti veća gustoća i mehanička svojstva specijalne keramike od karbida silicija. Trenutno se najčešće koriste aditivi za sinteriranje B4C + C, BN + C, BP (borov fosfid) + C, AI + C, AIN + C i tako dalje. Dodavanje odgovarajuće količine C + B4C u proces bezpritisnog sinteriranja SiC-a, proces za ovu vrstu sinteriranog SiC-a je jednostavan, lak za kontrolu, gustoća materijala je veća, maksimalna gustoća je 3,169/cm3 (relativna gustoća od 98,75%); mehanička svojstva su bolja, maksimalna čvrstoća na kompresiju je 550MPa.
         Sirovi materijal od silicij-karbida poželjno je da bude jednostruki mikroprah s D50 vrijednošću od 0,5–0,8 mikrona. Obično se radi o hemijski tretiranim zelenim mikronima silicij-karbida sa specifičnom površinom od 20 m3/g. Sadržaj kisika treba biti što niži; nadalje, količina dodanog B-a treba biti odabrana da bude oko 0,5% – 1,5%, dok količina dodanog C-a ovisi o razini sadržaja kisika u SiC prahu. Hemijski sastav SiC>99%, F-C<0.1, Si+SiO2<0.1, Fe2O3<0.08. Sastav oblika i veličine čestica: oblik čestica je gotovo sferičan kako bi se postiglo najkompaktnije slojevito poravnanje.
        Dodavanje B4C i C spada u kategoriju sinteriranja u čvrstoj fazi, što zahtijeva više temperature sinteriranja. Pokretačka snaga sinteriranja SiC-a je razlika između površinske energije čestica praha (Eb) i energije oscilirajuće površine zrnaca polikristalnog sinteriranog tijela (Es), što dovodi do smanjenja slobodne energije sustava. Dopiranjem odgovarajuće količine B4C, B4C se tokom sinteriranja nalazi na granici zrna SiC, djelomično formirajući čvrstu otopinu sa SiC, čime se smanjuje kapacitet granice zrna SiC. Dodavanje umjerene količine slobodnog C-a je korisno za sinteriranje u čvrstoj fazi jer je površina SiC-a obično oksidovana, što dovodi do stvaranja male količine SiO2, a dodavanje umjerene količine C-a pomaže u uklanjanju redukcije SiO2 filma na površini SiC-a, čime se povećava površinska energija Eb.
         SiC sistem prolazi kroz razgradnju i sublimaciju pri tlaku od 1,013×10^5 Pa i temperaturi višoj od 1880 °C. SiC sistem sadrži gasne faze kao što su Si, Si2, Si3, C, C2, C3, C4, C5, SiC, Si2C, SiC2 i tako dalje, a razlika u temperaturi je osnovni pokretač procesa sublimacije tokom rasta SiC kristala, a čitav proces je dominiran transportom mase. Ove različite gasne faze u SiC sistemu se koalesiraju na majčinskom kristalu SiC difuzijom, što dovodi do rasta SiC kristalnih čestica. Za uzorke sistema pomoćnih sredstava za sinterovanje C+B4C, potrebna temperatura sinterovanja je viša zbog pretežno sinterovanja u čvrstoj fazi, a argon se provodi kao zaštitna atmosfera na oko 1300 °C, jer je argon povoljan za smanjenje razgradnje SiC na visokim temperaturama iznad 1300 °C. Mjerenje kvaliteta sinterovanog SiC tijela ima dva neophodna uslova: nisku poroznost, odnosno što veću gustoću, i što je moguće manje zrno.