Effekt av tilsetningsstoffer på sintret silisiumkarbid

Trykkløst sintret silisiumkarbid anses å være det mest lovende sintrede silisiumkarbidet, og komplekse former og store størrelser av silisiumkarbidkeramikk kan fremstilles ved hjelp av den trykkløse sintringsprosessen. Avhengig av sintringsmekanismen kan denne typen sintret silisiumkarbid deles videre inn i sintring i fast fase og sintring i flytende fase. β-SiC som inneholder spormengder av SiO, kan sintres ved atmosfærisk trykk ved å tilsette B og C. Denne metoden forbedrer sintringskinetikken til silisiumkarbid betydelig. Dopet med en passende mengde B, befinner B seg på SiC-korngrensene under sintring og danner delvis en fast løsning med SiC, noe som reduserer korngrenseenergien til SiC. Doping av moderat mengde fri C er gunstig for sintring i fast fase fordi SiC-overflaten vanligvis oksideres med en liten mengde SiO-generering, og tilsetningen av moderat mengde C bidrar til å gjøre SiO-filmen på overflaten av SiC redusert og fjernet, og dermed øke overflatenergien. Imidlertid vil sintring i flytende fase ha en negativ effekt, fordi C vil reagere med oksidtilsetningsstoffene for å generere gass, dannelsen av et stort antall åpninger i det keramiske sintringslegemet, noe som påvirker fortettingsprosessen. Renheten, finheten og fasesammensetningen av råmaterialet er svært viktig i sintringsprosessen av silisiumkarbid.S.Proehazka sintret sintret sintret silisiumkarbid med en tetthet høyere enn 98% ved 2020 ° C under atmosfærisk trykk ved å tilsette passende mengder B og C samtidig til ultrafine β-SiC-pulver (som inneholder mindre enn 2% oksygen). SiC-B-C-systemet tilhører imidlertid kategorien sintring i fast fase, som krever høy sintringstemperatur og lav bruddseighet, bruddmodus er et typisk gjennomkrystallbrudd, grove korn og dårlig ensartethet. Fokuset på utenlandsk forskning på SiC er hovedsakelig konsentrert i væskefasesintring, det vil si et visst antall sintringstilsetningsstoffer, ved en lavere temperatur for å oppnå SiC-fortetting. Væskefasesintring av SiC reduserer ikke bare sintringstemperaturen i forhold til sintring i fast fase, men forbedrer også mikrostrukturen, og dermed forbedres egenskapene til den sintrede kroppen sammenlignet med egenskapene til den sintrede kroppen i fast fase.
M. Omori et al. brukte sjeldne jordartsoksider blandet med AlO eller borider for å sintre SiC tett. Suzuki sintret derimot SiC med bare AlO som tilsetningsstoff ved ca. 2000 °C. A. Mulla et al. sintret 0,5 μm β-SiC (med en liten mengde SiO på overflaten av partiklene) med AlO og YO som tilsetningsstoffer ved 1850-1950 °C, og oppnådde en relativ tetthet av SiC-keramikk som var større enn 95% av den teoretiske tettheten, og kornene var fine, med en gjennomsnittsstørrelse på 1,5 μ m.
Mikrostrukturen i silisiumkarbidkeramikken viste seg å ha grove korn og en stavlignende struktur med god bruddseighet. De stavlignende kornene øker bruddseigheten, samtidig som de reduserer styrken til silisiumkarbidkeramikken. For å oppnå bedre styrke og seighet samtidig som sintringstemperaturen senkes, er det gjort mange forsøk på å forbedre egenskapene til denne sintrede silisiumkarbidkeramikken ved å justere glassfasesammensetningen med ulike tilsetningsstoffer. Under sintringsprosessen førte introduksjonen av væskefase ved korngrensen og den unike grenseflatestrukturen til en svekkelse av grenseflatestrukturen, og materialets brudd endret seg til et fullstendig brudd langs krystallen, noe som resulterte i en betydelig økning i materialets styrke og seighet. Men med tanke på at bruken av AlO-tilsetningsstoffet genererer en glassaktig fase med lavt smeltepunkt og høy flyktighet, som vil gjennomgå sterk forflytning ved høyere temperaturer, noe som forårsaker vekttap av materialet og påvirker fortettingen av materialet negativt, bør massefraksjonen av AlO i tilsetningsstoffet økes på riktig måte.