Priedų poveikis sukepintam silicio karbidui

Be slėgio sukepintas silicio karbidas laikomas perspektyviausiu sukepintu silicio karbidu, o be slėgio sukepinto silicio karbido keramiką galima paruošti sudėtingų formų ir didelių dydžių. Priklausomai nuo sukepinimo mechanizmo, šis sukepintas silicio karbidas gali būti dar skirstomas į sukepintą kietąja faze ir sukepintą skystąja faze. β-SiC, kuriame yra pėdsakinis SiO kiekis, gali būti sukepinamas esant atmosferos slėgiui, pridedant B ir C. Šis metodas žymiai pagerina silicio karbido sukepinimo kinetiką. Dopingas su atitinkamu kiekiu B, B sukepinimo metu yra ant SiC grūdelių ribų ir iš dalies sudaro kietąjį tirpalą su SiC, taip sumažindamas SiC grūdelių ribų energiją. Vidutinio kiekio laisvojo C dopingas yra naudingas kietosios fazės sukepinimui, nes SiC paviršius paprastai oksiduojasi su nedideliu SiO kartos kiekiu, o pridėjus vidutinį C kiekį, SiO plėvelė SiC paviršiuje sumažėja ir pašalinama, todėl padidėja paviršiaus energija. Tačiau sukepinimas skystoje fazėje turės neigiamą poveikį, nes C reaguos su oksidų priedais ir susidarys dujos, keramikos sukepinimo korpuse susidarys daug angų, o tai turės įtakos tankinimo procesui. Silicio karbido sukepinimo procese labai svarbus žaliavos grynumas, smulkumas ir fazinė sudėtis. 2020 °C temperatūroje, esant atmosferos slėgiui, S. Proehazka sukepino sukepintą silicio karbidą, kurio tankis didesnis nei 98%, vienu metu į itin smulkius β-SiC miltelius (kuriuose yra mažiau nei 2% deguonies) pridėdamas atitinkamus B ir C kiekius. Tačiau SiC-B-C sistema priklauso kietosios fazės sukepinimo kategorijai, kuriai reikalinga aukšta sukepinimo temperatūra ir mažas lūžio kietumas, lūžio būdas yra tipiškas per kristalinį lūžį, stambūs grūdeliai ir prastas vienodumas. Užsienio moksliniuose SiC tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama sukepimui skystoje fazėje, t. y. tam tikram kiekiui sukepinimo priedų, esant žemesnei temperatūrai, kad būtų pasiektas SiC sutankėjimas. SiC sukepinant skystąja faze ne tik sumažinama sukepinimo temperatūra, palyginti su kietosios fazės sukepinimo temperatūra, bet ir pagerėja mikrostruktūra, todėl sukepintos medžiagos savybės pagerėja, palyginti su kietosios fazės sukepintos medžiagos savybėmis.
M. Omori ir kt. tankiam SiC sukepimui naudojo retųjų žemių oksidus, sumaišytus su AlO arba boridais. Kita vertus, Suzuki sukepino SiC tik su AlO kaip priedu, esant maždaug 2000 °C temperatūrai. A. Mulla ir kt. sukepino 0,5 μm β-SiC (su nedideliu SiO kiekiu dalelių paviršiuje) su AlO ir YO kaip priedais ,1850-1950 °C temperatūroje ir gavo santykinį SiC keramikos tankį, kuris buvo didesnis nei 95% teorinio tankio, o grūdeliai buvo smulkūs, jų vidutinis dydis buvo 1,5 μm.
Nustatyta, kad silicio karbido keramikos mikrostruktūra yra stambiagrūdė, o jos struktūra panaši į lazdelių ir pasižymi geru atsparumu lūžiams. Lazdelės pavidalo grūdeliai padidina atsparumą lūžiams, tačiau sumažina silicio karbido keramikos stiprumą. Siekiant gauti geresnį stiprį ir kietumą, kartu sumažinant sukepinimo temperatūrą, daug kartų bandyta pagerinti šio sukepinto silicio karbido savybes reguliuojant stiklo fazės sudėtį įvairiais priedais. Per sukepinimo procesą dėl skystosios fazės atsiradimo ties grūdelių riba ir unikalios tarpfazinės struktūros susilpnėjo tarpfazinė struktūra, o medžiagos lūžis pasikeitė į visišką išilgai kristalo lūžio režimą, dėl to labai padidėjo medžiagos stipris ir kietumas. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad naudojant AlO priedą susidaro stiklinė fazė, turinti žemą lydymosi temperatūrą ir didelį lakumą, kuri aukštesnėje temperatūroje stipriai garuoja, dėl to medžiaga praranda svorį ir neigiamai veikia medžiagos tankėjimą, AlO masės dalį priede reikėtų atitinkamai padidinti.