Властивості та процес отримання SiC методом іскроплазмового спікання

Анотація

Кераміку SiC виготовлено методом іскроплазмового спікання (ІПС) з використанням добавок оксидів алюмінію та рідкісноземельних оксидів (RE₂O₃, RE = Gd, Y, Sc) як  рідкої фази. Крива залежності усадки від температури, а також від температури та часу побудована шляхом запису траєкторії усадки. Потім ці ж криві усадки були використані для дослідження особливостей процесу спікання. Мікроструктуру та фазовий склад спечених зразків аналізували методами рентгенівської дифракції (XRD) та сканувальної електронної мікроскопії (SEM). Відповідно до отриманих результатів, процес спікання передбачає декілька етапів, а саме фізичну усадку, розширення газу, стагнацію усадки та утворення рідкої фази. Максимальна лінійна усадка відбулася на стадії утворення рідкої фази. Подібна тенденція формування кривої усадки спостерігалася на перших трьох етапах у всіх досліджуваних зразках. На четвертому етапі було відзначено різницю в температурі усадки та швидкості усадки зразків. Після спікання розмір рівноосних зерен у всіх зразках складав приблизно 1–2 мкм. Надзвичайно висока швидкість нагрівання та короткий час витримки під час ІПС запобігають надмірному збільшенню зерен. Вторинні фази Y₃Al₅O₁₂/Gd₄Al₂O₉, утворені під час ІПС за допомогою добавок Al₂O₃ + Y₂O₃ та Al₂O₃ + Gd₂O₃, використовувалися як рідкі фази. Спечені зразки відзначалися винятковими механічними властивостями, високим електричним опором і зниженою теплопровідністю завдяки низькій провідності вторинної фази та малому розміру зерен.