Sadržaj ugljika u svakom lomu sinteriranog uzorka je različit, s udjelom ugljika od A-2,5 tež.% u ovom rasponu, tvoreći gusti materijal gotovo bez pora, koji se sastoji od jednoliko raspoređenih čestica silicijevog karbida i slobodnog silicija. S povećanjem dodatka ugljika, sadržaj reakcijski sinteriranog silicijevog karbida postupno raste, veličina čestica silicijevog karbida se povećava, a silicijev karbid je međusobno povezan u obliku kostura. Međutim, prekomjerni sadržaj ugljika može lako dovesti do zaostalog ugljika u sinteriranom tijelu. Kada se čađa dodatno poveća do 3a, sinteriranje uzorka nije potpuno, a unutra se pojavljuju crni "međuslojevi".
Kada ugljik reagira s rastaljenim silicijem, njegova obujamna ekspanzija je 234%, što čini mikrostrukturu reakcijski sinteriranog silicijevog karbida usko povezanom sa sadržajem ugljika u trupcu. Kada je sadržaj ugljika u komadu malen, silicijev karbid nastao reakcijom silicij-ugljik nije dovoljan da ispuni pore oko ugljičnog praha, što rezultira velikom količinom slobodnog silicija u uzorku. S povećanjem sadržaja ugljika u trupcu, reakcijski sinterirani silicijev karbid može u potpunosti ispuniti pore oko ugljičnog praha i povezati izvorni silicij karbid zajedno. U to vrijeme, sadržaj slobodnog silicija u uzorku se smanjuje, a gustoća sinteriranog tijela raste. Međutim, kada ima više ugljika u komadu, sekundarni silicijev karbid nastao reakcijom između ugljika i silicija brzo okružuje toner, otežavajući kontakt rastaljenog silicija s tonerom, što rezultira ostatkom ugljika u sinteriranom tijelu.
Prema rezultatima XRD, fazni sastav reakcijski sinteriranog silicija je α-SiC, β-SiC i slobodni silicij.
U procesu visokotemperaturnog reakcijskog sinteriranja, atomi ugljika migriraju u početno stanje na SiC površini β-SiC putem α-sekundarne formacije rastaljenog silicija. Budući da je reakcija silicij-ugljik tipična egzotermna reakcija s velikom količinom reakcijske topline, brzo hlađenje nakon kratkog razdoblja spontane reakcije visoke temperature povećava susaturaciju ugljika otopljenog u tekućem siliciju, tako da se čestice β-SiC talože u obliku ugljika, čime se poboljšavaju mehanička svojstva materijala. Stoga je sekundarno usitnjavanje zrna β-SiC korisno za poboljšanje čvrstoće na savijanje. U kompozitnom sustavu Si-SiC sadržaj slobodnog silicija u materijalu opada s povećanjem sadržaja ugljika u sirovini.
Zaključak:
(1) Viskoznost pripremljene kaše za reaktivno sinteriranje raste s povećanjem količine čađe; pH vrijednost je alkalna i postupno raste.
(2) S povećanjem udjela ugljika u tijelu, gustoća i čvrstoća na savijanje reakcijski sinterirane keramike pripremljene postupkom prešanja prvo su se povećavale, a zatim smanjivale. Kada je količina čađe 2,5 puta veća od početne količine, čvrstoća na savijanje u tri točke i nasipna gustoća sirove gredice nakon reakcijskog sinteriranja vrlo su visoke, što iznosi 227,5 mpa odnosno 3,093 g/cm3.
(3) Kada se tijelo s previše ugljika sinterira, pukotine i crna "sendvič" područja će se pojaviti u tijelu tijela. Razlog za pucanje je u tome što se plin silicijev oksid koji se stvara u procesu reakcijskog sinteriranja ne može lako isprazniti, postupno se akumulira, tlak raste, a njegov učinak dizanja dovodi do pucanja trupca. U području crnog "sendviča" unutar sinter, postoji velika količina ugljika koji nije uključen u reakciju.
Vrijeme objave: 10. srpnja 2023