اثر محتوای کربن بر ریزساختار کاربید سیلیکون پخته شده در واکنش

محتوای کربن هر شکست نمونه متخلخل متفاوت است، با محتوای کربن A-2.5 awt.٪ در این محدوده، تشکیل یک ماده متراکم با تقریبا بدون منافذ، که از ذرات کاربید سیلیکون به طور یکنواخت توزیع شده و سیلیکون آزاد تشکیل شده است. با افزایش کربن، محتوای کاربید سیلیکون پخته شده در واکنش به تدریج افزایش می یابد، اندازه ذرات کاربید سیلیکون افزایش می یابد و کاربید سیلیکون به شکل اسکلت به یکدیگر متصل می شود. با این حال، محتوای کربن بیش از حد می تواند به راحتی منجر به کربن باقی مانده در بدنه متخلخل شود. هنگامی که کربن سیاه بیشتر به 3a افزایش می یابد، تف جوشی نمونه ناقص است و "بینلایه" سیاه در داخل ظاهر می شود.

هنگامی که کربن با سیلیکون مذاب واکنش می دهد، سرعت انبساط حجمی آن 234 درصد است که باعث می شود ریزساختار کاربید سیلیکون پخته شده در واکنش با محتوای کربن موجود در بیلت مرتبط باشد. هنگامی که محتوای کربن موجود در بیلت کم است، کاربید سیلیکون تولید شده توسط واکنش سیلیکون-کربن برای پر کردن منافذ اطراف پودر کربن کافی نیست و در نتیجه مقدار زیادی سیلیکون آزاد در نمونه ایجاد می‌شود. با افزایش محتوای کربن در بیلت، کاربید سیلیکون پخته شده در واکنش می تواند منافذ اطراف پودر کربن را به طور کامل پر کند و کاربید سیلیکون اصلی را به هم متصل کند. در این زمان، محتوای سیلیکون آزاد در نمونه کاهش می‌یابد و چگالی جسم متخلخل افزایش می‌یابد. با این حال، زمانی که کربن بیشتری در بیلت وجود دارد، کاربید سیلیکون ثانویه تولید شده در اثر واکنش بین کربن و سیلیکون به سرعت تونر را احاطه می کند و تماس سیلیکون مذاب با تونر را دشوار می کند و در نتیجه کربن باقیمانده در بدنه متخلخل ایجاد می شود.

با توجه به نتایج XRD، ترکیب فاز sic متخلخل با واکنش α-SiC، β-SiC و سیلیکون آزاد است.

در فرآیند تف جوشی واکنش در دمای بالا، اتم‌های کربن با تشکیل ثانویه سیلیکون مذاب به حالت اولیه روی سطح SiC β-SiC مهاجرت می‌کنند. از آنجایی که واکنش سیلیکون- کربن یک واکنش گرمازا معمولی با مقدار زیادی گرمای واکنش است، خنک شدن سریع پس از یک دوره کوتاه واکنش خود به خودی در دمای بالا، اشباع کربن محلول در سیلیکون مایع را افزایش می دهد، به طوری که ذرات β-SiC در سیلیکون مایع رسوب می کنند. شکل کربن، در نتیجه بهبود خواص مکانیکی مواد. بنابراین، پالایش دانه β-SiC ثانویه برای بهبود مقاومت خمشی مفید است. در سیستم کامپوزیت Si-SiC، محتوای سیلیکون آزاد در مواد با افزایش محتوای کربن در ماده خام کاهش می یابد.

نتیجه گیری:

(1) ویسکوزیته دوغاب پخت راکتیو آماده شده با افزایش مقدار کربن سیاه افزایش می یابد. مقدار pH قلیایی است و به تدریج افزایش می یابد.

(2) با افزایش محتوای کربن در بدنه، چگالی و استحکام خمشی سرامیک های زینتر شده با واکنش تهیه شده به روش پرس ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. هنگامی که مقدار کربن سیاه 2.5 برابر مقدار اولیه باشد، استحکام خمشی سه نقطه و چگالی ظاهری بیلت سبز پس از پخت واکنش بسیار زیاد است که به ترتیب 227.5mpa و 3.093g/cm3 می باشد.

(3) هنگامی که بدنه با کربن بیش از حد متخلخل است، ترک ها و نواحی ساندویچی سیاه رنگ در بدنه بدن ظاهر می شود. دلیل ترک این است که گاز اکسید سیلیکون تولید شده در فرآیند پخت واکنش به راحتی تخلیه نمی شود، به تدریج جمع می شود، فشار افزایش می یابد و اثر جک آن منجر به ترک خوردن بیلت می شود. در ناحیه سیاه "ساندویچ" داخل زینتر، مقدار زیادی کربن وجود دارد که در واکنش دخالتی ندارد.