Jokaisen sintratun näytteen murtuman hiilipitoisuus on erilainen, sillä hiilipitoisuus on tällä alueella A-2,5 painoprosenttia, mikä muodostaa tiiviin materiaalin, jossa ei ole lähes lainkaan huokosia ja joka koostuu tasaisesti jakautuneista piikarbidihiukkasista ja vapaasta piistä. Hiilen lisäyksen lisääntyessä reaktiosintratun piikarbidin pitoisuus kasvaa vähitellen, piikarbidin hiukkaskoko kasvaa ja piikarbidi liitetään toisiinsa rungon muodossa. Liiallinen hiilipitoisuus voi kuitenkin helposti johtaa jäännöshiilen muodostumiseen sintratussa kappaleessa. Kun nokea lisätään edelleen arvoon 3a, näytteen sintrautuminen on epätäydellistä ja sisälle ilmestyy mustia "välikerroksia".
Hiilen reagoidessa sulan piin kanssa sen tilavuuslaajenemisnopeus on 234 %, mikä tekee reaktiosintratun piikarbidin mikrorakenteen läheisesti liittyvän aihion hiilipitoisuuteen. Kun aihion hiilipitoisuus on pieni, pii-hiili-reaktiossa syntyvä piikarbidi ei riitä täyttämään hiilijauheen ympärillä olevia huokosia, jolloin näytteessä on suuri määrä vapaata piitä. Kun aihion hiilipitoisuus kasvaa, reaktiosintrattu piikarbidi voi täyttää kokonaan hiilijauheen ympärillä olevat huokoset ja yhdistää alkuperäisen piikarbidin yhteen. Tällä hetkellä vapaan piin pitoisuus näytteessä pienenee ja sintratun kappaleen tiheys kasvaa. Kuitenkin, kun aihiossa on enemmän hiiltä, hiilen ja piin välisessä reaktiossa syntyvä sekundäärinen piikarbidi ympäröi nopeasti väriainetta, mikä vaikeuttaa sulan piin kosketusta väriaineeseen, jolloin sintratussa kappaleessa on jäännöshiiltä.
XRD-tulosten mukaan reaktiosintratun sic:n faasikoostumus on α-SiC, β-SiC ja vapaa pii.
Korkean lämpötilan reaktiosintrausprosessissa hiiliatomit siirtyvät SiC-pinnan alkutilaan β-SiC sulan piin α-sekundaarimuodostuksen kautta. Koska pii-hiili-reaktio on tyypillinen eksoterminen reaktio, jossa on paljon reaktiolämpöä, nopea jäähtyminen lyhyen spontaanin korkean lämpötilan reaktion jälkeen lisää nestemäiseen piiin liuenneen hiilen kyllästymistä niin, että β-SiC-hiukkaset saostuvat hiilen muodossa, mikä parantaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Siksi sekundaarinen β-SiC-raepuhdistus on hyödyllinen taivutuslujuuden parantamiseksi. Si-SiC-komposiittijärjestelmässä materiaalin vapaan piin pitoisuus vähenee raaka-aineen hiilipitoisuuden kasvaessa.
Johtopäätös:
(1) Valmistetun reaktiivisen sintrauslietteen viskositeetti kasvaa hiilimustan määrän kasvaessa; pH-arvo on emäksinen ja nousee vähitellen.
(2) Rungon hiilipitoisuuden kasvaessa puristusmenetelmällä valmistetun reaktiosintratun keramiikan tiheys ja taivutuslujuus ensin kasvoivat ja sitten pienenivät. Kun hiilimustan määrä on 2,5 kertaa alkuperäiseen määrään verrattuna, on vihreän aihion kolmipisteen taivutuslujuus ja irtotiheys reaktiosintrauksen jälkeen erittäin korkeat, jotka ovat vastaavasti 227,5 mpa ja 3,093 g/cm3.
(3) Kun liian paljon hiiltä sisältävä runko sintrataan, rungon runkoon tulee halkeamia ja mustia "sandwich"-alueita. Säröily johtuu siitä, että reaktiosintrausprosessissa syntyvää piioksidikaasua ei ole helppo purkaa, se kerääntyy vähitellen, paine nousee ja sen nostovaikutus johtaa aihion halkeamiseen. Sintterin sisällä olevalla mustalla ”sandwich”-alueella on suuri määrä hiiltä, joka ei osallistu reaktioon.
Postitusaika: 10.7.2023