Sintriment en fase sòlida de carbur de silici sintrit a pressió atmosfèrica

         La sinterització de la ceràmica de carbur de silici que conté els elements C i B4C com a ajuts de sinterització és una sinterització de fase sòlida, i el procés de sinterització es controla principalment pel mecanisme de difusió, amb una temperatura de sinterització òptima de 2150 °C. El procés de sinterització és senzill i fàcil de controlar. El procés de sinterització de carbur de silici ceràmic amb un contingut adequat d'additius de sinterització C + B4C és senzill i fàcil de controlar. En comparació amb el bloc, la sinterització ceràmica presenta una contracció volumètrica d'aproximadament un 30 %, la qual cosa permet obtenir una densitat i unes propietats mecàniques més altes per al carbur de silici especial. Actualment, els additius de sinterització més utilitzats són B4C + C, BN + C, BP (fosfur de bor) + C, AI + C, AIN + C, etc. L'addició de la quantitat adequada de C + B4C al procés de sinterització sense pressió de SiC fa que el procés per a aquest tipus de SiC sinteritzat sigui senzill i fàcil de controlar, la densitat del material és més alta, amb una densitat màxima de 3,169/cm3 (densitat relativa del 98,75%); les propietats mecàniques són millors, amb una resistència a la compressió màxima de 550 MPa.
         La matèria primera de carbur de silici és preferiblement una micropols única amb un valor D50 de 0,5–0,8 micròmetres. Normalment són micròns de carbur de silici verd tractats químicament amb una superfície específica de 20 m3/g. I el contingut d'oxigen hauria de ser tan baix com fos possible; a més, la quantitat de B afegida s'hauria de triar al voltant de 0,5% – 1,5%, mentre que la quantitat de C afegida depèn del nivell de contingut d'oxigen en el pols de SiC. Composició química: SiC > 99%, F-C < 0,1, Si + SiO2 < 0,1, Fe2O3 < 0,08. Composició de forma i mida de les partícules: la forma de les partícules és gairebé esfèrica per tal d'aconseguir l'apilament més compacte.
        L'addició de B4C i C pertany a la categoria de sinterització en fase sòlida, que requereix temperatures de sinterització més altes. La força motriu de la sinterització de SiC és la diferència entre l'energia superficial de les partícules de pols (Eb) i la superfície oscil·lant dels graons del cos policristal·lí sinteritzat (Es), la qual cosa condueix a una disminució de l'energia lliure del sistema. Dopada amb una quantitat adequada de B4C, la B4C es troba a la interfície de gra de SiC durant la sinterització, formant parcialment una solució sòlida amb SiC, i així reduint la capacitat de la interfície de gra de SiC. La dopatge amb una quantitat moderada de C lliure és beneficiós per a la sinterització en fase sòlida perquè la superfície de la SiC sol estar oxidada, la qual cosa resulta en la generació d'una petita quantitat de SiO2, i l'addició d'una quantitat moderada de C ajuda a eliminar la pel·lícula de SiO2 de la superfície de la SiC, augmentant així l'energia superficial Eb.
         El sistema SiC experimenta descomposició i sublimació a 1,013·10^5 Pa i a una temperatura superior a 1880 °C. El sistema SiC conté fases gasoses com Si, Si2, Si3, C, C2, C3, C4, C5, SiC, Si2C, SiC2, etc., i la diferència de temperatura és el motor fonamental del procés de sublimació durant el creixement dels cristalls de SiC, i tot el procés està dominat pel transport de massa. Aquestes diverses fases gasoses en el sistema SiC coalesceixen sobre la mare de cristall de SiC per difusió, la qual cosa provoca el creixement de partícules de cristall de SiC. Per a les mostres del sistema d'ajuda a la sinterització C+B4C, la temperatura de sinterització necessària és més alta a causa de la sinterització predominantment en fase sòlida, i s'introdueix argó com a atmosfera protectora a uns 1300 °C, perquè l'argó és favorable per a reduir la descomposició del SiC a altes temperatures superiors a 1300 °C. La mesura de la qualitat del cos sinteritzat de SiC té dues condicions necessàries: una porositat baixa, és a dir, tan dens com sigui possible; i un gra tan petit com sigui possible.