Sadržaj ugljika u svakoj frakciji sinterovanog uzorka je različit, sa sadržajem ugljika od A-2,5 awt.% u ovom rasponu, formirajući gust materijal gotovo bez pora, koji se sastoji od ravnomjerno raspoređenih čestica silicijum karbida i slobodnog silicijuma. Sa povećanjem dodavanja ugljika, sadržaj reakcijski sinterovanog silicijum karbida se postepeno povećava, veličina čestica silicijum karbida se povećava, a silicijum karbid se povezuje jedan s drugim u obliku kostura. Međutim, prekomjerni sadržaj ugljika može lako dovesti do preostalog ugljika u sinterovanom tijelu. Kada se čađa dodatno poveća na 3a, sinteriranje uzorka je nepotpuno, a unutra se pojavljuju crni "slojevi".
Kada ugljik reaguje sa rastopljenim silicijumom, njegova zapreminska ekspanzija je 234%, što čini mikrostrukturu reakcijski sinterovanog silicijum karbida blisko povezanom sa sadržajem ugljenika u gredici. Kada je sadržaj ugljika u gredici mali, silicijum karbid nastao reakcijom silicijum-ugljik nije dovoljan da ispuni pore oko ugljeničnog praha, što rezultira velikom količinom slobodnog silicijuma u uzorku. Sa povećanjem sadržaja ugljika u gredici, reakcijski sinterovani silicijum karbid može u potpunosti popuniti pore oko ugljeničnog praha i povezati originalni silicijum karbid zajedno. U tom trenutku se smanjuje sadržaj slobodnog silicijuma u uzorku i povećava gustina sinterovanog tijela. Međutim, kada ima više ugljika u gredici, sekundarni silicijum karbid nastao reakcijom ugljika i silicijuma brzo okružuje toner, što otežava kontakt rastopljenog silicijuma sa tonerom, što rezultira ostatkom ugljenika u sinterovanom tijelu.
Prema rezultatima XRD, fazni sastav reakcijski sinterovanog silicijuma je α-SiC, β-SiC i slobodni silicijum.
U procesu visokotemperaturnog reakcijskog sinterovanja, atomi ugljika migriraju u početno stanje na površini SiC β-SiC formiranjem α-sekundarnog rastaljenog silicija. Budući da je reakcija silicijum-ugljik tipična egzotermna reakcija sa velikom količinom reakcione toplote, brzo hlađenje nakon kratkog perioda spontane reakcije na visokim temperaturama povećava zasićenost ugljenika rastvorenog u tekućem silicijumu, tako da se čestice β-SiC talože u oblik ugljika, čime se poboljšavaju mehanička svojstva materijala. Stoga je sekundarno rafiniranje zrna β-SiC korisno za poboljšanje čvrstoće na savijanje. U Si-SiC kompozitnom sistemu, sadržaj slobodnog silicijuma u materijalu opada sa povećanjem sadržaja ugljenika u sirovini.
zaključak:
(1) Viskoznost pripremljene suspenzije za reaktivno sinterovanje raste sa povećanjem količine čađe; pH vrijednost je alkalna i postepeno se povećava.
(2) Sa povećanjem sadržaja ugljika u tijelu, gustoća i čvrstoća na savijanje reakcijski sinterirane keramike pripremljene presovanjem prvo su se povećavale, a zatim smanjivale. Kada je količina čađe 2,5 puta veća od početne količine, čvrstoća na savijanje u tri tačke i nasipna gustina zelene gredice nakon reakcijskog sinterovanja su vrlo visoke, koje iznose 227,5mpa odnosno 3,093g/cm3.
(3) Kada se tijelo sa previše ugljika sinterira, na tijelu tijela će se pojaviti pukotine i crni „sendvič“ područja. Razlog pucanja je taj što se gas silicijum oksid koji nastaje u procesu reakcijskog sinterovanja nije lako isprazniti, postepeno se akumulira, pritisak raste, a njegov efekat podizanja dovodi do pucanja gredice. U području crnog „sendviča“ unutar sintera nalazi se velika količina ugljika koji nije uključen u reakciju.
Vrijeme objave: Jul-10-2023