Sinterlənmiş silikon karbidə əlavələrin təsiri

Basımsız sinterlənmiş silikon karbid ən perspektivli sinterlənmiş silikon karbid hesab olunur və basımsız sinterləşdirmə prosesi ilə mürəkkəb formalar və böyük ölçülü silikon karbid keramika hazırlamaq mümkündür. Sinterləşdirmə mexanizminə görə bu cür sinterlənmiş silikon karbid bərk fazalı sinterləşdirmə və maye fazalı sinterləşdirmə kimi iki yerə bölünə bilər. SiO-nun iz miqdarını ehtiva edən β-SiC atmosfer təzyiqi altında B və C əlavə etməklə sinterlənə bilər. Bu üsul silikon karbidin sinterləşmə kinetikasında əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşma yaradır. Uyğun miqdarda B ilə dopinq edildikdə, B sinterləşmə zamanı SiC dənə sərhədlərində toplanır və qismən SiC ilə bərk həll yaradaraq SiC-nin dənə sərhəd enerjisini azaldır. Mülayim miqdarda sərbəst C-nin dopinqi bərk fazalı sinterləşmə üçün faydalıdır, çünki SiC səthi adətən az miqdarda SiO əmələ gətirərək oksidləşir və mülayim miqdarda C əlavə edilməsi SiC səthindəki SiO filmini reduksiya edib aradan qaldırmağa kömək edir, beləliklə səth enerjisini artırır. Lakin maye fazalı sinterinq mənfi təsir göstərəcək, çünki C oksid əlavələri ilə reaksiya verərək qaz əmələ gətirəcək, keramika sinter kütləsində çoxlu boşluqlar yaranmasına səbəb olacaq və bu da sıxlaşma prosesinə təsir edəcək. Xammalın saflığı, incəliyi və faz tərkibi silisium karbidin sinterləşmə prosesində çox vacibdir. S. Proehazka atmosfer təzyiqi altında 2020 °C-də B və C-ni müvafiq miqdarda əlavə etməklə ultra-inci β-SiC tozlarına (21 %-dən az oksigen tərkibli) sinterləşdirilmiş silisium karbidin sıxlığını 981 TP3T-dən yüksək səviyyəyə çatdırıb. Lakin SiC-B-C sistemi bərk fazalı sinterləmə kateqoriyasına daxildir, bu da yüksək sinterləmə temperaturu tələb edir, qırılma möhkəmliyi aşağıdır, qırılma rejimi tipik olaraq kristal boyunca qırılma, iri dənələr və pis vahidlikdir. Xaricdə SiC üzrə tədqiqatlar əsasən maye fazalı sinterləmə üzərində cəmləşib, yəni müəyyən sayda sinterləmə əlavələri ilə aşağı temperaturda SiC sıxlaşdırılmasını əldə etmək. SiC-nin maye fazalı sinterləməsi yalnız bərk fazalı sinterləməyə nisbətən sinterləmə temperaturunu azaltmır, həm də mikroyapını yaxşılaşdırır və beləliklə, sinterlənmiş bərkidin xüsusiyyətləri bərk fazalı sinterlənmiş bərkidə nisbətən yaxşılaşır.
M. Omori və digərləri nadir torpaq oksidlərini AlO və ya boridlərlə qarışdıraraq SiC-ni sıx şəkildə sinter etdilər. Suzuki isə SiC-ni təkcə AlO əlavəsi ilə təxminən 2000 °C-də sinter etdi. A. Mulla və digərləri 0,5 μm β-SiC-i (hüceyrələrin səthində az miqdarda SiO ilə) AlO və YO əlavələri ilə 1850–1950 °C-də sinterləyərək nəzəri sıxlığın 95,1 %-dən çox nisbi sıxlığa malik SiC keramika əldə etmiş, dənələri isə incə, orta ölçüsü 1,5 μm olmuşdur.
Silikon karbid keramikanın mikroyapısında iri dənəciklər və yaxşı çatlama möhkəmliyinə malik çubuqvari struktur aşkar edilmişdir. Çubuqvari dənəciklər çatlama möhkəmliyini artırır, lakin silikon karbid keramikanın möhkəmliyini azaldır. Daha yüksək möhkəmlik və möhkəmlik əldə etmək, eyni zamanda sinterləmə temperaturunu azaltmaq məqsədilə bu sinterlənmiş silikon karbidin xüsusiyyətlərini müxtəlif əlavələrlə şüşə fazasının tərkibini tənzimləməklə yaxşılaşdırmaq üçün çoxsaylı cəhdlər edilib. Sinterləşmə prosesi zamanı dənə sərhədində maye fazanın yaranması və unikal interfeys strukturu interfeys strukturunun zəifləməsinə səbəb olmuş, materialın qırılması isə tam kristal boyunca qırılma rejiminə keçmişdir ki, bu da materialın möhkəmlik və dayanıqlığının əhəmiyyətli dərəcədə artmasına gətirib çıxarmışdır. Lakin AlO əlavəsinin istifadəsinin aşağı əritmə nöqtəsi və yüksək buxarlanma meyilli şüşəvari fazanın yaranmasına səbəb olduğunu, bu fazanın yüksək temperaturlarda güclü buxarlanaraq materialın çəki itkisinə və sıxlaşmasına mənfi təsir göstərdiyini nəzərə alaraq, əlavədəki AlO kütlə fraksiyası müvafiq şəkildə artırılmalıdır.