Densification of SiC powder with total amounts of 2, 4, 8 wt% Al-B-C additive was carried out by spark plasma sintering (SPS). The unique features of the process are the possibilities of a very fast heating rate and a short soaking time to obtain fully-dense materials. The heating rate and applied pressure were kept at 100 K·minute−1 and 40 MPa, while the sintering temperature and soaking time varied from 1,700-1,800 ^oC for 10-40 minutes, respectively. The SPS-sintered SiC at 1,800 ^oC with different amounts of Al-B-C reached near-theoretical density. The sintered SiC ceramics were predominantly composed of 6H polytype with 15R and 4H polytype as minor phases. The microstructure of SiC sintered up to 1,750 ^oC consisted of equiaxed grains. In contrast, the growth of large elongated SiC grains in small matrix grains was shown in sintered bodies at 1800 ^oC, and a plate-like grains interlocking microstructure had been developed by increasing the soaking time at 1800 ^oC. The grain growth rate decreases with increasing amounts of Al-B-C in SiC, however, the volume fraction and the aspect ratio of large elongated SiC grains in the sintered bodies increased

چکیده

چگالش پودر SiC با مقدار کل 2، 4، 8 درصد وزنی افزودنی Al-B-C توسط زینترینگ به کمک قوس پلاسما (SPS) انجام شده بود. ویژگی های منحصر به فرد فرآیند امکان نرخ بسیار سریع حرارت دهی و زمان خیساندن کوتاه برای به دست آوردن مواد به طور کامل متراکم می باشد. نرخ حرارت دهی و فشار اعمال شده در بر روی 100 کلوین بر دقیقه و 40 مگاپاسکال نگه داشته شدند، در حالی که درجه حرارت زینترینگ و زمان خیساندن از  1800-1700 درجه سانتی گراد برای مدت زمان 40-10 دقیقه تغییر نمودند. SiC زینترشده به روش SPS در دمای 1800 درجه­ی سانتی گراد با مقادیر مختلف Al-B-C به نزدیک چگالی تئوری رسید. سرامیک های SiC زینتر شده عمدتا از پلی­ تایپ H6 با R15 و پلی تایپ H4 به عنوان فازهای کوچک تشکیل شده بودند. میکروساختار SiC سینتر شده تا دمای 1750 درجه سانتی گراد شامل دانه های هم محور بود. در مقابل، رشد دانه های بزرگ SiC درازشده در دانه های زمینه کوچک در اجسام زینتر شده در 1800 درجه سانتی گراد نشان داده شد، و یک میکروساختار به هم پیوسته­ از دانه های بشقاب مانند با افزایش زمان خیساندن در 1800 درجه سانتی گراد بدست آمد. نرخ رشد دانه با افزایش مقدار Al-B-C در SiC کاهش یافت، با این حال، کسر حجمی و نسبت تصویر دانه های بزرگ SiC درازشده در اجسام زینتر شده افزایش یافت.

1-مقدمه

کاربید سیلیکون بدلیل خواص برتر آن مانند سختی بالا، چگالی ظاهری کم و مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا یک ماده سرامیکی بسیار جالب است، که SiC را برای طیف گسترده ای از کاربردهای صنعتی سودمند سودمند می سازد [1-4]. نیاز حیاتی کاربردهای تاثیرگذار پلی کریستال کاربید سیلیکون، درجه بالایی از چگالش است. فرایند زینترینگ و مکانیزم چگالش مواد SiC کووالانس به دلیل نفوذ کم اتم ها و انرژی بالای مرز دانه متفاوت از سرامیک های یونی است...