Efekti i aditivëve në karbidi silikoni i sinteruar

Karburidi i silicit i sinteruar pa presion konsiderohet si karburidi i silicit i sinteruar më premtues, dhe forma komplekse dhe madhësi të mëdha të qeramikave të karburidit të silicit mund të përgatiten me procesin e sinterimit pa presion. Në varësi të mekanizmit të sinterimit, ky lloj karburidi silici i sinteruar mund të ndahet më tej në sinterim në fazë të ngurtë dhe sinterim në fazë të lëngët. β-SiC që përmban sasi të vogla gjurmësh SiO mund të sinterizohet në presion atmosferik duke shtuar B dhe C. Kjo metodë përmirëson ndjeshëm kinetikën e sinterizimit të karbhidit të silicit. I dopuar me një sasi të përshtatshme B, B gjendet në kufijtë e grimcave të SiC gjatë sinterizimit dhe formon pjesërisht një zgjidhje të ngurtë me SiC, duke ulur kështu energjinë e kufirit të grimcave të SiC. Dopimi me një sasi të moderuar të karbonit të lirë është i dobishëm për sinterimin në fazë të ngurtë sepse sipërfaqja e SiC zakonisht oksidohet me formimin e një sasie të vogël SiO, dhe shtimi i një sasie të moderuar të C ndihmon që filmi i SiO në sipërfaqen e SiC të reduktohet dhe hiqet, duke rritur kështu energjinë e sipërfaqes. Megjithatë, sinterimi në fazë të lëngët do të ketë një efekt negativ, sepse C do të reagojë me shtesat oksiduese për të gjeneruar gaz, duke formuar një numër të madh hapjesh në trupin qeramik të sinteruar, gjë që ndikon në procesin e dendësimit. Pastërtia, imtësia dhe përbërja fazore e lëndës së parë janë shumë të rëndësishme në procesin e sinterimit të karbhidit të silikonit. S. Proehazka sinteroi karbhid silikoni me dendësi më të lartë se 98% në 2020°C nën presion atmosferik duke shtuar sasi të përshtatshme të B dhe C njëkohësisht në pluhurat ultrafine β-SiC (që përmbajnë më pak se 2% oksigjen). Megjithatë, sistemi SiC-B-C i përket kategorisë së sinterimit në fazë të ngurtë, i cili kërkon një temperaturë të lartë sinterimi, dhe ka rezistencë të ulët ndaj thyerjes, me modalitet thyerjeje tipik përmes kristalit, kokrra të trasha dhe njëtrajtshmëri të dobët. Fokusi i kërkimeve të huaja mbi SiC është kryesisht i përqendruar në sinterimin në fazë të lëngët, domethënë, me një numër të caktuar shtesash për sinterim, në një temperaturë më të ulët për të arritur dendësimin e SiC. Sinterimi në fazë të lëngët i SiC jo vetëm që ul temperaturën e sinterimit krahasuar me sinterimin në fazë të ngurtë, por gjithashtu përmirëson mikrostrukturën, dhe kështu pronat e trupit të sinteruar përmirësohen krahasuar me ato të trupit të sinteruar në fazë të ngurtë.
M. Omori et al. përdorën oksidet e tokave të rralla të përziera me AlO ose boride për të sinteruar dendësisht SiC. Suzuki, nga ana tjetër, sinteroi SiC vetëm me AlO si shtesë në rreth 2000 °C. A. Mulla et al. sinteruan β-SiC me madhësi 0.5 μm (me një sasi të vogël SiO në sipërfaqen e grimcave) me AlO dhe YO si shtesa në 1850–1950 °C, dhe arritën një dendësi relative të qeramikës SiC më të madhe se 95.1% të dendësisë teorike, dhe grimcat ishin të imëta, me madhësi mesatare 1.5 μm.
Mikro-struktura e qeramikës së karbidit të silikonit u gjet se kishte grimca të mëdha dhe një strukturë në formë shkopi me rezistencë të mirë ndaj thyerjes. Grimcat në formë shkopi rrisin rezistencën ndaj thyerjes, ndërsa ulin fortësinë e qeramikës së karbidit të silikonit. Për të arritur fortësi dhe rezistencë më të mirë ndaj thyerjes, duke ulur temperaturën e sinterimit, janë bërë shumë përpjekje për të përmirësuar pronat e këtij karbidi silikoni të sinteruar, duke rregulluar përbërjen e fazës xhami me shtesa të ndryshme. Gjatë procesit të sinterimit, futja e fazës së lëngshme në kufirin e kokrrës dhe struktura unike ndërfaqësore çuan në dobësimin e strukturës ndërfaqësore dhe thyerja e materialit u ndryshua në një modalitet të plotë thyerjeje përgjatë kristalit, gjë që rezultoi në një rritje të konsiderueshme të fortësisë dhe qëndrueshmërisë së materialit. Megjithatë, duke marrë parasysh se përdorimi i shtesës AlO gjeneron një fazë xhami me pikë të ulët të shkrirjes dhe avullueshmëri të lartë, e cila do të pësojë avullim të fortë në temperatura më të larta, duke shkaktuar humbje peshe të materialit dhe duke ndikuar negativisht në dendësimin e materialit, fraksioni masiv i AlO në shtesë duhet të rritet në mënyrë të përshtatshme.