Sinterização em fase sólida de carbeto de silício sinterizado à pressão atmosférica

         A sinterização da cerâmica de carbeto de silício contendo elementos C e B4C como auxiliares de sinterização é uma sinterização em fase sólida, e o processo de sinterização é controlado principalmente pelo mecanismo de difusão, com uma temperatura ideal de sinterização de 2150°C. O processo de sinterização é simples e fácil de controlar. Adicionar o conteúdo adequado de aditivos de sinterização C + B4C no processo de sinterização de carbeto de silício sinterizado é simples e fácil de controlar, a sinterização da cerâmica em comparação com o tarugo tem cerca de 30% de encolhimento de volume, o que permite obter uma densidade mais alta e propriedades mecânicas de cerâmicas especiais de carbeto de silício. Atualmente, os aditivos de sinterização comumente usados são B4C + C, BN + C, BP (fosfeto de boro) + C, AI + C, AIN + C e assim por diante. Adicione o conteúdo adequado de C + B4C SiC no processo de sinterização sem pressão, o processo para esse tipo de sic sinterizado é simples, fácil de controlar, a densidade do material é maior, a densidade máxima é de 3,169/cm3 (densidade relativa de 98,75%); as propriedades mecânicas são melhores, a resistência máxima à compressão é de 550MPa.
         A matéria-prima de carbeto de silício é preferencialmente um micropó simples com valor D50 de 0,5 a 0,8 mícron. Normalmente, são microns de carbeto de silício verde tratados quimicamente com uma área de superfície específica de 20 m3/g. Além disso, a quantidade de B adicionada deve ser escolhida em torno de 0,5% - 1,5%, enquanto a quantidade de C adicionada depende do nível de conteúdo de oxigênio no pó de SiC. Composição química SIC>99%, F-C<0,1, Si+SiO2<0,1, Fe2O3<0,08. Composição da forma e do tamanho da partícula: a forma da partícula é quase esférica para obter o empilhamento mais compacto.
        A adição de B4C e C pertence à categoria de sinterização em fase sólida, que exige temperaturas de sinterização mais altas. A força motriz da sinterização de SiC é: a diferença entre a energia da superfície das partículas de pó (Eb) e a superfície oscilante dos grãos do corpo sinterizado policristalino (Es), o que leva a uma diminuição da energia livre do sistema. Dopado com uma quantidade adequada de B4C, o B4C está no limite do grão de SiC durante a sinterização, formando parcialmente uma solução sólida com o SiC, reduzindo assim a capacidade do limite do grão de SiC. A dopagem de uma quantidade moderada de C livre é benéfica para a sinterização em fase sólida porque a superfície do SiC é normalmente oxidada, resultando na geração de uma pequena quantidade de Si02, e a adição de uma quantidade moderada de C ajuda a remover a redução do filme de Si02 na superfície do SiC, aumentando assim a energia de superfície Eb.
         O sistema SiC sofre decomposição e sublimação a 1,013x105Pa e a uma temperatura superior a 1880°C. O sistema SiC contém fases de gás, como Si, Si2, Si3, C, C2, C3, C4, C5, SiC, Si2C, SiC2, etc., e a diferença de temperatura é o fator fundamental do processo de sublimação durante o crescimento dos cristais de SiC, e todo o processo é dominado pelo transporte de massa. Essas várias fases de gás no sistema de SiC coalescem na matriz de cristal de SiC por difusão, levando ao crescimento de partículas de cristal de SiC. Para as amostras do sistema auxiliar de sinterização C+B4C, a temperatura de sinterização necessária é mais alta devido à sinterização predominantemente em fase sólida, e o argônio é passado como atmosfera protetora a cerca de 1300 °C, porque o argônio é favorável à redução da decomposição do SiC em altas temperaturas acima de 1300 °C. A medição da qualidade do corpo sinterizado de SiC tem duas condições necessárias: baixa porosidade, tão densa quanto possível; o grão, tão pequeno quanto possível.