Ավելացուցիչների ազդեցությունը սինթերացված սիլիցիումային կարբիդի վրա

Առանց ճնշման սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը համարվում է ամենաperspektivային սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը, և առանց ճնշման սինթերացման գործընթացով կարելի է պատրաստել սիլիցիումային կարբիդային սերամիկաների բարդ ձևեր և մեծ չափեր։ Սինթերացման մեխանիզմից կախված՝ այս տեսակի սինթերացված սիլիցիումային կարբիդը կարելի է բաժանել պինդ-փուլային և հեղուկ-փուլային սինթերացման։ β-SiC-ը, որը պարունակում է SiO-ի հետքի քանակություններ, կարելի է սինթերացնել մթնոլորտային ճնշման տակ՝ ավելացնելով B և C։ Այս մեթոդը զգալիորեն բարելավում է սիլիցիումի կարբիդի սինթերացման կինետիկան։ Հարմար չափով B-ով դոպինգի դեպքում B-ն սինթերացման ընթացքում գտնվում է SiC-ի հատիկային սահմաններում և մասամբ կազմում է պինդ լուծույթ SiC-ի հետ, ինչի արդյունքում նվազում է SiC-ի հատիկային սահմանների էներգիան։ Փոքր քանակությամբ ազատ C-ի դոպումը օգտակար է պինդ-փուլային սինթերման համար, քանի որ SiC-ի մակերեսը սովորաբար օքսիդացվում է՝ առաջացնելով փոքր քանակությամբ SiO, և C-ի համապատասխան քանակի ավելացումը օգնում է մակերեսի վրա գտնվող SiO շերտը վերականգնել և հեռացնել, ինչի արդյունքում բարձրանում է մակերեսային էներգիան։ Այնուամենայնիվ, հեղուկային փուլային սինթերումը բացասական ազդեցություն կունենա, քանի որ C-ն կռեակցիա կանցնի օքսիդային հավելանյութերի հետ՝ գազ առաջացնելով, ինչի արդյունքում կերամիկական սինթերված զանգվածում կձևավորվի մեծ թվով անցքեր, ինչը կազդի խտացման գործընթացի վրա։ Սիլիցիումային կարբիդի սինթերման գործընթացում հումքի մաքրությունը, մանրությունը և ֆազային կազմը շատ կարևոր են։ S. Proehazka-ն մթնոլորտային ճնշման տակ 2020 °C ջերմաստիճանում սինթերել է սիլիցիումային կարբիդը՝ ստանալով 981 TP3T-ից բարձր խտություն՝ միաժամանակ ավելացնելով համապատասխան քանակությամբ B և C գերմանր β-SiC փոշիներին (որոնք պարունակում են 21 TP3T-ից պակաս թթվածին)։ Այնուամենայնիվ, SiC-B-C համակարգը պատկանում է պինդ փուլային սինթերման կատեգորիային, որը պահանջում է բարձր սինթերման ջերմաստիճան, ցածր ճեղքման դիմադրողականություն, ճեղքման ձևը տիպիկ անցաքրիստալային ճեղք է, մեծ հատիկներ և վատ միատարրություն։ Սիլիցիում-կարբիդի (SiC) վրա օտարերկրյա հետազոտությունների ուշադրությունը հիմնականում կենտրոնացած է հեղուկային փուլային սինթերման վրա, այսինքն՝ որոշակի քանակությամբ սինթերման հավելանյութերի օգտագործմամբ ցածր ջերմաստիճանում SiC-ի խտացման հասնելը։ SiC-ի հեղուկային փուլային սինթերումը ոչ միայն նվազեցնում է սինթերման ջերմաստիճանը՝ համեմատած պինդ փուլային սինթերման հետ, այլև բարելավում է միկրակառուցվածքը, և, հետևաբար, սինթերված մարմնի հատկությունները բարելավվում են՝ համեմատած պինդ փուլային սինթերված մարմնի հատկությունների հետ։.
Մ. Օմորին և այլք օգտագործեցին հազվագյուտ երկրի օքսիդներ՝ խառնված AlO-ի կամ բորիդների հետ, SiC-ը խտորեն սինթերելու համար։ Մյուս կողմից, Սուզուկին սինթերեց SiC-ը միայն AlO-ով որպես հավելանյութ մոտ 2000 °C ջերմաստիճանում։ A. Մուլլա և այլք սինթերեցին 0.5 μm β-SiC (մասնիկների մակերեսին փոքր քանակությամբ SiO-ով)՝ որպես հավելանյութեր օգտագործելով AlO և YO 1850–1950 °C ջերմաստիճանում, և ստացան SiC կերամիկայի հարաբերական խտություն, որը գերազանցեց տեսական խտության 95 %-ը, իսկ հատիկները նուրբ էին՝ միջին չափսով 1.5 μm։.
Սիլիցիումային կարբիդային կերամիկայի միկրակառուցվածքը պարզվել է, որ ունի խոշոր հատիկներ և ձողանման կառուցվածք՝ լավ ճեղքման դիմադրողականությամբ։ Ձողանման հատիկները մեծացնում են ճեղքման դիմադրողականությունը, միաժամանակ նվազեցնելով սիլիցիումային կարբիդային կերամիկայի ամրությունը։ Լավ ամրություն և դիմադրողականություն ստանալու և սինթերման ջերմաստիճանը նվազեցնելու նպատակով բազմաթիվ փորձեր են կատարվել այս սինթերված սիլիցիումային կարբիդի հատկությունները բարելավելու համար՝ կարգավորելով ապակյա ֆազայի կազմը տարբեր հավելանյութերով։ Սինթերման գործընթացում հատիկների սահմաններում հեղուկ ֆազայի ներմուծումն ու յուրահատուկ միջերեսային կառուցվածքը հանգեցրին միջերեսային կառուցվածքի թուլացման, և նյութի ճեղքը փոխվեց ամբողջությամբ բյուրեղի երկայնքով ճեղքման ռեժիմի, ինչը հանգեցրեց նյութի ամրության և դիմացկունության զգալի աճի։ Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով, որ AlO հավելանյութի օգտագործումը առաջացնում է ցածր հալման ջերմաստիճանով և բարձր փախչողականությամբ ապակյա ֆազա, որը բարձր ջերմաստիճաններում ենթարկվում է ուժեղ փախչման, ինչը հանգեցնում է նյութի զանգվածի կորստի և բացասաբար է անդրադառնում դենսիֆիկացիայի վրա, հավելանյութում AlO-ի զանգվածային մասնաբաժինը պետք է համապատասխանաբար մեծացվի։.