각 소결 시편 파단의 탄소 함량은 다르며, 이 범위의 탄소 함량은 A-2.5 awt.%로 균일하게 분포된 탄화 규소 입자와 유리 실리콘으로 구성된 기공이 거의 없는 치밀한 재료를 형성합니다. 탄소 첨가량이 증가함에 따라 반응소결된 탄화규소의 함량이 점차 증가하고, 탄화규소의 입자 크기가 증가하며, 탄화규소는 골격 형태로 서로 연결되어 있다. 그러나 과도한 탄소 함량은 소결체에 잔류 탄소가 쉽게 발생할 수 있습니다. 카본 블랙이 3a로 더 증가하면 샘플의 소결이 불완전하고 내부에 검은색 "중간층"이 나타납니다.
탄소가 용융 실리콘과 반응할 때 부피 팽창률은 234%로 반응 소결 탄화규소의 미세 구조는 빌렛의 탄소 함량과 밀접한 관련이 있습니다. 빌렛의 탄소 함량이 적으면 규소-탄소 반응에 의해 생성된 탄화규소가 탄소 분말 주변의 기공을 채우기에 충분하지 않아 시료에 유리 규소가 다량으로 생성됩니다. 빌렛의 탄소 함량이 증가함에 따라 반응 소결 탄화 규소는 탄소 분말 주변의 기공을 완전히 채우고 원래의 탄화 규소를 서로 연결할 수 있습니다. 이 때, 샘플 내 유리 실리콘의 함량이 감소하고 소결체의 밀도가 증가합니다. 그러나 빌렛에 탄소가 많아지면 탄소와 규소의 반응으로 생성된 2차 탄화규소가 토너를 빠르게 둘러싸서 용융된 실리콘이 토너와 접촉하기 어렵게 되어 소결체 내에 탄소가 잔류하게 된다.
XRD 결과에 따르면, 반응 소결된 SiC의 상 조성은 α-SiC, β-SiC 및 유리 실리콘입니다.
고온 반응 소결 과정에서 탄소 원자는 용융된 실리콘 α-2차 형성에 의해 SiC 표면 β-SiC의 초기 상태로 이동합니다. 실리콘-탄소 반응은 많은 양의 반응열을 갖는 전형적인 발열반응이므로 짧은 시간의 자발적인 고온반응 후 급랭하면 액체실리콘에 용해된 탄소의 포화도가 높아져 β-SiC 입자가 석출된다. 탄소 형태로 되어 있어 재료의 기계적 성질이 향상됩니다. 따라서 2차 β-SiC 결정립 미세화는 굽힘강도 향상에 유리하다. Si-SiC 복합 시스템에서 재료의 유리 실리콘 함량은 원료의 탄소 함량이 증가함에 따라 감소합니다.
결론:
(1) 카본블랙의 첨가량이 증가함에 따라 제조된 반응성 소결 슬러리의 점도가 증가한다. pH 값은 알칼리성이며 점차 증가합니다.
(2) 프레싱법으로 제조된 반응소결 세라믹의 밀도와 굽힘강도는 본체 내 탄소함량이 증가함에 따라 증가하다가 감소하였다. 카본블랙의 첨가량이 초기량의 2.5배일 때, 반응소결 후 그린 빌렛의 3점 굽힘강도와 부피밀도는 각각 227.5mpa와 3.093g/cm3으로 매우 높다.
(3) 탄소가 너무 많은 몸체를 소결하면 몸체에 균열과 검은색 “샌드위치” 부분이 나타납니다. 균열이 발생하는 이유는 반응소결 과정에서 생성된 산화규소 가스가 배출이 쉽지 않고 점차 축적되어 압력이 상승하고 재킹 효과로 인해 빌렛의 균열이 발생하기 때문입니다. 소결물 내부의 검은색 "샌드위치" 영역에는 반응에 관여하지 않는 다량의 탄소가 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 10일