Влияние на добавките върху синтерован силициев карбид

Смята се, че синтероването на силициев карбид без налягане е най-обещаващият синтерован силициев карбид и че чрез процеса на синтероване без налягане могат да се получат сложни форми и големи размери на керамика от силициев карбид. В зависимост от механизма на синтероване този вид синтерован силициев карбид може да бъде разделен на твърдофазен и течнофазен. β-SiC, съдържащ следи от SiO, може да се синтерова при атмосферно налягане чрез добавяне на B и C. Този метод значително подобрява кинетиката на синтероване на силициев карбид. Добавен с подходящо количество В, В се намира на границите на зърната на SiC по време на синтероване и частично образува твърд разтвор със SiC, като по този начин намалява енергията на границите на зърната на SiC. Допирането на умерено количество свободен С е от полза за твърдофазното синтероване, тъй като повърхността на SiC обикновено се окислява с малко количество поколение SiO, а добавянето на умерено количество С спомага за редуцирането и отстраняването на филма SiO на повърхността на SiC, като по този начин се увеличава повърхностната енергия. Въпреки това течнофазното синтероване ще има отрицателен ефект, защото C ще реагира с оксидните добавки, за да генерира газ, образуването на голям брой отвори в керамичното тяло за синтероване, което ще повлияе на процеса на уплътняване. Чистотата, фиността и фазовият състав на суровината са много важни в процеса на синтероване на силициев карбид.S.Proehazka изпича синтерован силициев карбид с плътност, по-висока от 98%, при 2020°C под атмосферно налягане чрез едновременно добавяне на подходящи количества B и C към ултрафини β-SiC прахове (съдържащи по-малко от 2% кислород). Системата SiC-B-C обаче принадлежи към категорията на твърдофазното синтероване, което изисква висока температура на синтероване и ниска якост на разрушаване, като начинът на разрушаване е типично пробивно разрушаване, груби зърна и лоша еднородност. Фокусът на чуждестранните изследвания върху SiC е съсредоточен главно върху течната фаза на синтероване, т.е. определен брой добавки за синтероване, при по-ниска температура, за да се постигне уплътняване на SiC. Течнофазното синтероване на SiC не само намалява температурата на синтероване в сравнение с твърдофазното синтероване, но също така подобрява микроструктурата и по този начин свойствата на синтерованото тяло се подобряват в сравнение с тези на твърдофазното синтероване.
M. Омори и др. използват редкоземни оксиди, смесени с AlO или бориди, за плътно синтероване на SiC. От друга страна, Suzuki синтерова SiC само с AlO като добавка при около 2000°C. A. Mulla и др. синтероват 0,5 μm β-SiC (с малко количество SiO на повърхността на частиците) с AlO и YO като добавки при ,1850-1950°C и получават относителна плътност на SiC керамиката, която е по-голяма от 95% от теоретичната плътност, а зърната са фини, със среден размер от 1,5 μm.
Установено е, че микроструктурата на керамиката от силициев карбид е с едри зърна и пръчковидна структура с добра якост на разрушаване. Пръчковидните зърна увеличават якостта на разрушаване, като същевременно намаляват якостта на керамиката от силициев карбид. За да се получат по-добри якост и жилавост при понижаване на температурата на синтероване, са направени много опити за подобряване на свойствата на този синтерован силициев карбид чрез коригиране на стъклофазовия състав с различни добавки. По време на процеса на синтероване въвеждането на течна фаза на границата на зърната и уникалната междуфазова структура водят до отслабване на междуфазовата структура и разрушаването на материала се променя към пълен режим на разрушаване по протежение на кристала, което води до значително увеличаване на якостта и издръжливостта на материала. Въпреки това, като се има предвид, че използването на добавка от AlO генерира стъкловидна фаза с ниска температура на топене и висока летливост, която ще претърпи силно изпарение при по-високи температури, което ще доведе до загуба на тегло на материала и ще повлияе неблагоприятно на уплътняването на материала, масовата фракция на AlO в добавката трябва да се увеличи по подходящ начин.