Piedevu ietekme uz saķepinātu silīcija karbīdu

Bez spiediena saķepināts silīcija karbīds tiek uzskatīts par visperspektīvāko saķepināto silīcija karbīdu, un ar bezspiediena saķepināšanas procesu var pagatavot sarežģītu formu un lielu izmēru silīcija karbīda keramiku. Atkarībā no saķepināšanas mehānisma šāda veida saķepināto silīcija karbīdu var iedalīt cietās fāzes saķepināšanā un šķidrās fāzes saķepināšanā. β-SiC, kas satur nelielus SiO daudzumus, var saķepināt atmosfēras spiedienā, pievienojot B un C. Šī metode ievērojami uzlabo silīcija karbīda saķepināšanas kinētiku. B, kas piejaukts ar atbilstošu B daudzumu, saķepināšanas laikā atrodas uz SiC graudu robežām un daļēji veido cietu šķīdumu ar SiC, tādējādi samazinot SiC graudu robežu enerģiju. Brīvā brīvā C dopinga mērena daudzuma pievienošana ir labvēlīga cietās fāzes saķepināšanai, jo SiC virsma parasti oksidējas ar nelielu SiO veidošanos, un mērena C daudzuma pievienošana palīdz samazināt un likvidēt SiO plēvi uz SiC virsmas, tādējādi palielinot virsmas enerģiju. Tomēr saķepināšanai šķidrā fāzē būs negatīva ietekme, jo C reaģēs ar oksīda piedevām, radot gāzi, keramikas saķepināšanas korpusā veidosies liels skaits atveru, kas ietekmēs blīvēšanas procesu. S. Proehazka 2020 °C temperatūrā atmosfēras spiedienā, vienlaicīgi pievienojot attiecīgus B un C daudzumus īpaši smalkiem β-SiC pulveriem (kas satur mazāk nekā 2% skābekļa), ar blīvumu, kas lielāks par 98%, atmosfēras spiedienā 2020 °C temperatūrā saķepina silīcija karbīdu ar blīvumu, kas lielāks par 98%. Tomēr SiC-B-C sistēma pieder cietās fāzes saķepināšanas kategorijai, kurai nepieciešama augsta saķepināšanas temperatūra un zema lūzuma izturība, lūzuma veids ir tipisks caurkristālisks lūzums, rupji graudi un slikta viendabība. Ārvalstu pētījumos par SiC galvenā uzmanība ir pievērsta saķepināšanai šķidrā fāzē, t. i., ar zināmu skaitu saķepināšanas piedevu, zemākā temperatūrā, lai panāktu SiC sablīvēšanos. SiC saķepināšana šķidrā fāzē ne tikai samazina saķepināšanas temperatūru salīdzinājumā ar saķepināšanu cietā fāzē, bet arī uzlabo mikrostruktūru, un tādējādi saķepinātā ķermeņa īpašības ir labākas salīdzinājumā ar saķepinātā cietā fāzē.
M. Omori un citi izmantoja retzemju oksīdus, kas sajaukti ar AlO vai borīdiem, lai blīvi saķepinātu SiC. Savukārt Suzuki saķepināja SiC tikai ar AlO kā piedevu aptuveni 2000 °C temperatūrā. A. Mulla u. c. saķepināja 0,5 μm β-SiC (ar nelielu daudzumu SiO uz daļiņu virsmas) ar AlO un YO kā piedevām 1850-1950 °C temperatūrā un ieguva relatīvo SiC keramikas blīvumu, kas bija lielāks par 95% no teorētiskā blīvuma, un graudi bija smalki, ar vidējo izmēru 1,5 μm.
Tika konstatēts, ka silīcija karbīda keramikas mikrostruktūrai ir rupji graudi un stieņiem līdzīga struktūra ar labu lūzuma izturību. Stieņveida graudi palielina laušanas izturību, vienlaikus samazinot silīcija karbīda keramikas izturību. Lai iegūtu labāku izturību un stingrību, vienlaikus pazeminot saķepināšanas temperatūru, ir veikti daudzi mēģinājumi uzlabot šī saķepinātā silīcija karbīda īpašības, pielāgojot stikla fāzes sastāvu ar dažādām piedevām. Sintrināšanas procesa laikā šķidrās fāzes ieviešana uz graudu robežas un unikālā starpfāžu struktūra noveda pie starpfāžu struktūras vājināšanās un materiāla lūzums mainījās uz pilnīgu gar kristāla lūzuma režīmu, kā rezultātā ievērojami palielinājās materiāla stiprība un izturība. Tomēr, ņemot vērā, ka AlO piedevas izmantošana rada stiklveida fāzi ar zemu kušanas temperatūru un augstu gaistamību, kas augstā temperatūrā stipri iztvaiko, izraisot materiāla masas zudumu un negatīvi ietekmējot materiāla blīvēšanu, AlO masas daļa piedevā ir attiecīgi jāpalielina.