השפעת תכולת הפחמן על מבנה המיקרו של סיליקון קרביד מושחת בתגובה

תכולת הפחמן של כל שבר של דגימה מרוסנת שונה, עם תכולת פחמן של A-2.5 awt.% בטווח זה, היוצר חומר צפוף כמעט ללא נקבוביות, המורכב מחלקיקי סיליקון קרביד בפיזור אחיד וסיליקון חופשי. עם העלייה בתוספת הפחמן, התוכן של סיליקון קרביד מסונן בתגובה עולה בהדרגה, גודל החלקיקים של סיליקון קרביד גדל, וסיליקון קרביד מחובר זה לזה בצורת שלד. עם זאת, תכולת פחמן מופרזת יכולה בקלות להוביל לשאריות פחמן בגוף הסינטר. כאשר הפחמן השחור גדל עוד יותר ל-3a, הסינטר של המדגם אינו שלם, ו"שכבות ביניים" שחורות מופיעות בפנים.

כאשר פחמן מגיב עם סיליקון מותך, קצב התפשטות הנפח שלו הוא 234%, מה שהופך את המיקרו-מבנה של סיליקון קרביד מושחת בתגובה קשור קשר הדוק לתכולת הפחמן בביללט. כאשר תכולת הפחמן בביללט קטנה, הסיליקון קרביד שנוצר על ידי תגובת הסיליקון-פחמן אינו מספיק כדי למלא את הנקבוביות סביב אבקת הפחמן, וכתוצאה מכך כמות גדולה של סיליקון חופשי בדגימה. עם העלייה בתכולת הפחמן בבלט, סיליקון קרביד מסונן בתגובה יכול למלא במלואו את הנקבוביות סביב אבקת הפחמן ולחבר את הסיליקון קרביד המקורי יחד. בשלב זה, תכולת הסיליקון החופשי בדגימה פוחתת וצפיפות הגוף המוטבע עולה. עם זאת, כאשר יש יותר פחמן בבלט, קרביד הסיליקון המשני שנוצר על ידי התגובה בין פחמן לסיליקון מקיף את הטונר במהירות, מה שמקשה על הסיליקון המותך ליצור קשר עם הטונר, וכתוצאה מכך יש שאריות פחמן בגוף הסינטר.

על פי תוצאות ה-XRD, הרכב הפאזה של sic מושחת בתגובה הוא α-SiC, β-SiC וסיליקון חופשי.

בתהליך של סינטר תגובה בטמפרטורה גבוהה, אטומי פחמן נודדים למצב ההתחלתי על פני SiC β-SiC על ידי היווצרות α-משנית של סיליקון מותך. מכיוון שתגובת הסיליקון-פחמן היא תגובה אקזותרמית טיפוסית עם כמות גדולה של חום תגובה, קירור מהיר לאחר תקופה קצרה של תגובה ספונטנית בטמפרטורה גבוהה מגביר את ריוויון הפחמן המומס בסיליקון נוזלי, כך שחלקיקי ה-β-SiC משקעים בגוף. צורת פחמן, ובכך משפרת את התכונות המכניות של החומר. לכן, חידוד גרגירי β-SiC משני מועיל לשיפור חוזק הכיפוף. במערכת המרוכבת Si-SiC, תכולת הסיליקון החופשי בחומר יורדת עם עליית תכולת הפחמן בחומר הגלם.

מַסְקָנָה:

(1) הצמיגות של תרחית הסינטר הראקטיבית המוכנה עולה עם הגידול בכמות הפחמן השחור; ערך ה-pH הוא בסיסי ועולה בהדרגה.

(2) עם העלייה בתכולת הפחמן בגוף, הצפיפות וחוזק הכיפוף של הקרמיקה המרוסנת בתגובה שהוכנה בשיטת הלחיצה עלתה תחילה ולאחר מכן ירדה. כאשר כמות הפחמן השחור היא פי 2.5 מהכמות ההתחלתית, חוזק הכיפוף של שלוש נקודות וצפיפות התפזורת של הבילט הירוק לאחר סינטר התגובה גבוהים מאוד, שהם 227.5mpa ו-3.093g/cm3, בהתאמה.

(3) כאשר הגוף עם יותר מדי פחמן מסונט, יופיעו סדקים ואזורי "סנדוויץ'" שחורים בגוף הגוף. הסיבה לפיצוח היא שגז תחמוצת הסיליקון שנוצר בתהליך סינטר התגובה אינו קל לפרוק, מצטבר בהדרגה, הלחץ עולה, והשפעת הג'ינג שלו מובילה לפיצוח הבילט. באזור ה"סנדוויץ'" השחור בתוך הסינטר, יש כמות גדולה של פחמן שאינה מעורבת בתגובה.