Vliv přísad na slinutý karbid křemíku

Beztlakové slinování karbidu křemíku je považováno za nejslibnější slinování karbidu křemíku a beztlakovým slinováním lze připravit složité tvary a velké rozměry keramiky z karbidu křemíku. V závislosti na mechanismu slinování lze tento druh slinutého karbidu křemíku dále rozdělit na slinování v pevné fázi a slinování v kapalné fázi. β-SiC obsahující stopové množství SiO lze slinovat za atmosférického tlaku přidáním B a C. Tato metoda výrazně zlepšuje kinetiku slinování karbidu křemíku. Po přidání vhodného množství B se B během spékání nachází na hranicích zrn SiC a částečně tvoří s SiC pevný roztok, čímž se snižuje energie na hranicích zrn SiC. Dopování mírného množství volného C je pro spékání v pevné fázi výhodné, protože povrch SiC je obvykle oxidován malým množstvím generovaného SiO a přídavek mírného množství C napomáhá tomu, že se film SiO na povrchu SiC redukuje a odstraňuje, čímž se zvyšuje povrchová energie. Spékání v kapalné fázi však bude mít negativní účinek, protože C bude reagovat s oxidovými přísadami za vzniku plynu, vzniku velkého množství otvorů v keramickém spékacím tělese, což ovlivní proces zhušťování. Čistota, jemnost a fázové složení suroviny jsou v procesu slinování karbidu křemíku velmi důležité. s. Proehazka slinoval slinutý karbid křemíku s hustotou vyšší než 98% při 2020 °C za atmosférického tlaku současným přidáním vhodného množství B a C k ultrajemným práškům β-SiC (obsahujícím méně než 2% kyslíku). Systém SiC-B-C však patří do kategorie slinování v pevné fázi, které vyžaduje vysokou teplotu slinování a nízkou lomovou houževnatost, lomový způsob je typický průchozí lom, hrubá zrna a špatná rovnoměrnost. Zahraniční výzkum SiC se soustřeďuje především na spékání v kapalné fázi, tj. určitý počet spékacích přísad, při nižší teplotě, aby se dosáhlo zhutnění SiC. Spékání SiC v kapalné fázi nejen snižuje teplotu spékání oproti spékání v pevné fázi, ale také zlepšuje mikrostrukturu, a tím se zlepšují vlastnosti spékaného tělesa ve srovnání s vlastnostmi tělesa spékaného v pevné fázi.
M. Omori a kol. použili oxidy vzácných zemin ve směsi s AlO nebo boridy k hustému slinování SiC. Suzuki naproti tomu spékal SiC pouze s AlO jako přísadou při teplotě přibližně 2000 °C. A. Mulla a kol. spékali 0,5 μm β-SiC (s malým množstvím SiO na povrchu částic) s AlO a YO jako přísadami při ,1850-1950 °C a získali relativní hustotu keramiky SiC, která byla větší než 95% teoretické hustoty, a zrna byla jemná, s průměrnou velikostí 1,5 μm.
Bylo zjištěno, že mikrostruktura keramiky z karbidu křemíku má hrubá zrna a tyčinkovitou strukturu s dobrou lomovou houževnatostí. Tyčinkovitá zrna zvyšují lomovou houževnatost a zároveň snižují pevnost keramiky z karbidu křemíku. Za účelem dosažení lepší pevnosti a houževnatosti při současném snížení teploty slinování bylo učiněno mnoho pokusů o zlepšení vlastností tohoto slinutého karbidu křemíku úpravou složení skelné fáze pomocí různých přísad. Během procesu spékání vedlo zavedení kapalné fáze na hranici zrn a jedinečné mezifázové struktury k oslabení mezifázové struktury a lom materiálu se změnil na úplný podélný lomový režim, což vedlo k výraznému zvýšení pevnosti a houževnatosti materiálu. Avšak vzhledem k tomu, že při použití přísady AlO vzniká sklovitá fáze s nízkým bodem tání a vysokou těkavostí, která při vyšších teplotách podléhá silnému odpařování, což způsobuje úbytek hmotnosti materiálu a nepříznivě ovlivňuje hutnění materiálu, je třeba hmotnostní podíl AlO v přísadě vhodně zvýšit.