تأثير محتوى الكربون على البنية المجهرية لكربيد السيليكون الملبد بالتفاعل

يختلف محتوى الكربون لكل كسر في العينة الملبدة، حيث يبلغ محتوى الكربون A-2.5 awt.% في هذا النطاق، مما يشكل مادة كثيفة بدون مسام تقريبًا، والتي تتكون من جزيئات كربيد السيليكون الموزعة بشكل موحد والسيليكون الحر. مع زيادة إضافة الكربون، يزداد محتوى كربيد السيليكون الملبد بالتفاعل تدريجيًا، ويزداد حجم جسيمات كربيد السيليكون، ويتصل كربيد السيليكون ببعضه البعض في شكل هيكل عظمي. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي محتوى الكربون الزائد بسهولة إلى الكربون المتبقي في الجسم الملبد. عندما يتم زيادة أسود الكربون إلى 3 أ، فإن تلبيد العينة يكون غير مكتمل، وتظهر "الطبقات البينية" السوداء في الداخل.

عندما يتفاعل الكربون مع السيليكون المنصهر، فإن معدل تمدد حجمه يبلغ 234%، مما يجعل البنية المجهرية لكربيد السيليكون الملبد بالتفاعل وثيقة الصلة بمحتوى الكربون في البليت. عندما يكون محتوى الكربون في البليت صغيرًا، فإن كربيد السيليكون الناتج عن تفاعل كربون السيليكون لا يكفي لملء المسام حول مسحوق الكربون، مما يؤدي إلى وجود كمية كبيرة من السيليكون الحر في العينة. مع زيادة محتوى الكربون في الخام، يمكن لكربيد السيليكون الملبد بالتفاعل أن يملأ المسام حول مسحوق الكربون بالكامل ويربط كربيد السيليكون الأصلي معًا. في هذا الوقت، ينخفض ​​محتوى السيليكون الحر في العينة وتزداد كثافة الجسم الملبد. ومع ذلك، عندما يكون هناك المزيد من الكربون في قطعة الخام، فإن كربيد السيليكون الثانوي الناتج عن التفاعل بين الكربون والسيليكون يحيط بسرعة بالحبر، مما يجعل من الصعب على السيليكون المنصهر الاتصال بالحبر، مما يؤدي إلى بقايا الكربون في الجسم الملبد.

وفقا لنتائج XRD، فإن تكوين الطور من sic الملبد بالتفاعل هو α-SiC، β-SiC والسيليكون الحر.

في عملية تلبيد تفاعل درجة الحرارة المرتفعة، تهاجر ذرات الكربون إلى الحالة الأولية على سطح SiC β-SiC عن طريق تكوين α-ثانوي من السيليكون المنصهر. نظرًا لأن تفاعل السيليكون-الكربون هو تفاعل طارد للحرارة نموذجي مع كمية كبيرة من حرارة التفاعل، فإن التبريد السريع بعد فترة قصيرة من التفاعل التلقائي ذو درجة الحرارة المرتفعة يزيد من تشبع الكربون المذاب في السيليكون السائل، بحيث تترسب جسيمات β-SiC في شكل الكربون، وبالتالي تحسين الخواص الميكانيكية للمادة. ولذلك، فإن صقل الحبوب الثانوي β-SiC مفيد في تحسين قوة الانحناء. في النظام المركب Si-SiC، يتناقص محتوى السيليكون الحر في المادة مع زيادة محتوى الكربون في المادة الخام.

خاتمة:

(1) تزداد لزوجة ملاط ​​التلبيد التفاعلي المحضر بزيادة كمية أسود الكربون؛ قيمة الرقم الهيدروجيني قلوية وتزداد تدريجياً.

(2) مع زيادة محتوى الكربون في الجسم، زادت كثافة وقوة الانحناء للسيراميك الملبد بالتفاعل المحضر بطريقة الضغط أولاً ثم انخفضت. عندما تكون كمية أسود الكربون 2.5 مرة من الكمية الأولية، فإن قوة الانحناء ثلاثية النقاط والكثافة الظاهرية للصلب الأخضر بعد تلبيد التفاعل تكون عالية جدًا، والتي تكون 227.5mpa و3.093g/cm3، على التوالي.

(3) عندما يتم تلبيد الجسم الذي يحتوي على الكثير من الكربون، ستظهر شقوق ومناطق "ساندويتش" سوداء في جسم الجسم. سبب التشقق هو أن غاز أكسيد السيليكون المتولد أثناء عملية تلبيد التفاعل ليس من السهل تفريغه، ويتراكم تدريجياً، ويرتفع الضغط، ويؤدي تأثير الرفع إلى تكسير البليت. في منطقة "الساندويتش" السوداء داخل الملبد، توجد كمية كبيرة من الكربون التي لا تشارك في التفاعل.