Высокоскоростное электроимпульсное плазменное спекание мелкозернистых керамик Al$_2$O$_3$–SiC. Исследование микроструктуры и механических свойств

Исследованы особенности высокоскоростного спекания субмикронных порошков Al$_2$O$_3$ с различным содержанием (0, 0.5, 1.5, 5 vol.%) наночастиц $\beta$-SiC. Изучена микроструктура и твердость керамик Al$_2$O$_3$ + 5 vol.% SiC, полученных путем спекания порошков Al$_2$O$_3$ с частицами $\beta$-SiC различного типа (наночастицы, субмикронные частицы, волокна). Спекание осуществлялось со скоростями нагрева $(V_h)$ от 10 до 700$^\circ$C/min. Процесс спекания керамик Al$_2$O$_3$ + SiC с малыми скоростями нагрева ($V_h$ = 10–50$^\circ$C/min) носит сложный трехстадийный характер, с пологим участком в интервале температур 1200–1300$^\circ$C. При высоких скоростях нагрева ($V_h>$ 250$^\circ$C/min) наблюдается обычный трехстадийный характер спекания. Анализ температурных зависимостей уплотнения проведен с использованием модели Янга–Катлера; установлено, что кинетика спекания порошков лимитируется интенсивностью зернограничной диффузии. Показано, что зависимость твердости керамик Al$_2$O$_3$ + SiC от $V_h$ имеет немонотонный характер с максимумом. В случае чистого оксида алюминия увеличение $V_h$ приводит к монотонному снижению твердости.