Effekt av tillsatser på sintrad kiselkarbid

Trycklös sintrad kiselkarbid anses vara den mest lovande sintrade kiselkarbiden, och komplexa former och stora storlekar av kiselkarbidkeramik kan framställas genom den trycklösa sintringsprocessen. Beroende på sintringsmekanismen kan denna typ av sintrad kiselkarbid ytterligare delas in i sintring i fast fas och sintring i flytande fas. β-SiC som innehåller spårmängder av SiO kan sintras vid atmosfärstryck genom tillsats av B och C. Denna metod förbättrar kiselkarbidens sintringskinetik avsevärt. Dopat med en lämplig mängd B befinner sig B på SiC-korngränserna under sintringen och bildar delvis en fast lösning med SiC, vilket minskar korngränsenergin hos SiC. Dopningen av måttlig mängd fri C är fördelaktig för sintring i fast fas eftersom SiC-ytan vanligtvis oxideras med en liten mängd SiO-generering, och tillsatsen av måttlig mängd C hjälper till att göra SiO-filmen på SiC-ytan reducerad och borttagen, vilket ökar ytenergin. Vätskefasesintringen kommer emellertid att ha en negativ effekt, eftersom C kommer att reagera med oxidtillsatserna för att generera gas, bildandet av ett stort antal öppningar i den keramiska sintringskroppen, vilket påverkar förtätningsprocessen. Råmaterialets renhet, finhet och fassammansättning är mycket viktiga i sintringsprocessen för kiselkarbid.S.Proehazka sintrade sintrade kiselkarbid med en densitet högre än 98% vid 2020 ° C under atmosfärstryck genom att tillsätta lämpliga mängder B och C samtidigt till ultrafina β-SiC-pulver (innehållande mindre än 2% syre). SiC-B-C-systemet tillhör dock kategorin sintring i fast fas, vilket kräver en hög sintringstemperatur och låg brottseghet, brottläge är en typisk genomkristallfraktur, grova korn och dålig enhetlighet. Fokus för utländsk forskning om SiC är huvudsakligen koncentrerad till sintring i vätskefas, det vill säga ett visst antal sintringstillsatser, vid en lägre temperatur för att uppnå SiC-förtätning. Vätskefasesintring av SiC sänker inte bara sintringstemperaturen i förhållande till sintring i fast fas utan förbättrar också mikrostrukturen, och därmed förbättras den sintrade kroppens egenskaper jämfört med egenskaperna hos den sintrade kroppen i fast fas.
M. Omori et al. använde oxider av sällsynta jordartsmetaller blandade med AlO eller borider för att sintra SiC tätt. Suzuki, å andra sidan, sintrade SiC med endast AlO som tillsats vid ca 2000°C. A. Mulla et al. sintrade 0,5 μm β-SiC (med en liten mängd SiO på ytan av partiklarna) med AlO och YO som tillsatser vid ,1850-1950°C och erhöll en relativ densitet av SiC-keramik som var större än 95% av den teoretiska densiteten, och kornen var fina med en genomsnittlig storlek på 1,5 μ m.
Kiselkarbidkeramikens mikrostruktur visade sig ha grova korn och en stavliknande struktur med god brottseghet. De stavliknande kornen ökar brottsegheten samtidigt som kiselkarbidkeramikens hållfasthet minskar. För att få bättre hållfasthet och seghet samtidigt som sintringstemperaturen sänks har många försök gjorts för att förbättra egenskaperna hos denna sintrade kiselkarbid genom att justera glasfaskompositionen med olika tillsatser. Under sintringsprocessen ledde införandet av vätskefas vid korngränsen och den unika gränssnittsstrukturen till att gränssnittsstrukturen försvagades och materialets fraktur ändrades till ett fullständigt längsgående kristallfrakturläge, vilket resulterade i en betydande ökning av materialets styrka och seghet. Men med tanke på att användningen av AlO-tillsatsen genererar en glasfas med låg smältpunkt och hög flyktighet, som kommer att genomgå stark förångning vid högre temperaturer, vilket orsakar viktminskning av materialet och påverkar materialets förtätning negativt, bör massfraktionen av AlO i tillsatsen ökas på lämpligt sätt.