journal article·2022-11

Microstructural, electrical, and mechanical properties of conductive SiC ceramics fabricated by spark plasma sintering

Huaxin Li, Weijian Shen, Fuquan Yang, Chuanyang Lu, Wenjian Zheng, Yinghe Ma, Sendong Ren, Yanming He, Jianguo Yang

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Abstract

Abstract Nitrogen (N)‐doped conductive silicon carbide (SiC) of various electrical resistivity grades can satisfy diverse requirements in engineering applications. To understand the mechanisms that determine the electrical resistivity of N‐doped conductive SiC ceramics during the fast spark plasma sintering (SPS) process, SiC ceramics were synthesized using SPS in an N 2 atmosphere with SiC powder and traditional Al 2 O 3 –Y 2 O 3 additive as raw materials at a sintering temperature of 1850–2000°C for 1–10 min. The electrical resistivity was successfully varied over a wide range of 10 −3 –10 1 Ω cm by modifying the sintering conditions. The SPS‐SiC ceramics consisted of mainly Y–Al–Si–O–C–N glass phase and N‐doped SiC. The Y–Al–Si–O–C–N glass phase decomposed to an Si‐rich phase and N‐doped Y x Si y C z at 2000°C. The Vickers hardness, elastic modulus, and fracture toughness of the SPS‐SiC ceramics varied within the ranges of 14.35–25.12 GPa, 310.97–400.12 GPa, and 2.46–5.39 MPa m 1/2 , respectively. The electrical resistivity of the obtained SPS‐SiC ceramics was primarily determined by their carrier mobility.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced ceramic materials synthesis · Advanced materials and composites · MXene and MAX Phase Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute of Process Equipment and Control Engineering Zhejiang University of Technology Hangzhou China

Engineering Research Center of Process Equipment and Remanufacturing Ministry of Education Zhejiang University of Technology Hangzhou China

College of Mechanical Engineering Zhejiang University of Technology Hangzhou China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Natural Science Foundation of Zhejiang Province

References (71)

Show source-provided references
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