Zawartość węgla w każdym pęknięciu spiekanej próbki jest inna, przy zawartości węgla A-2,5% wag. w tym zakresie, tworząc gęsty materiał prawie pozbawiony porów, który składa się z równomiernie rozmieszczonych cząstek węglika krzemu i wolnego krzemu. Wraz ze wzrostem dodatku węgla stopniowo wzrasta zawartość węglika krzemu spiekanego reakcyjnie, zwiększa się wielkość cząstek węglika krzemu, a węglik krzemu łączy się ze sobą w kształcie szkieletu. Jednakże nadmierna zawartość węgla może łatwo doprowadzić do pozostawienia węgla resztkowego w spiekanej masie. Gdy zawartość sadzy zostanie dodatkowo zwiększona do 3a, spiekanie próbki jest niecałkowite i wewnątrz pojawiają się czarne „międzywarstwy”.
Gdy węgiel reaguje ze stopionym krzemem, jego współczynnik rozszerzania objętości wynosi 234%, co sprawia, że mikrostruktura węglika krzemu spiekanego reakcyjnie jest ściśle powiązana z zawartością węgla w kęsie. Gdy zawartość węgla w kęsie jest mała, węglik krzemu powstający w reakcji krzem-węgiel nie wystarcza do wypełnienia porów wokół proszku węglowego, co skutkuje dużą ilością wolnego krzemu w próbce. Wraz ze wzrostem zawartości węgla w kęsie, spiekany reakcyjnie węglik krzemu może całkowicie wypełnić pory wokół proszku węglowego i połączyć ze sobą oryginalny węglik krzemu. W tym czasie zawartość wolnego krzemu w próbce maleje, a gęstość spiekanej bryły wzrasta. Jednakże, gdy w kęsie jest więcej węgla, wtórny węglik krzemu powstały w wyniku reakcji pomiędzy węglem i krzemem szybko otacza toner, utrudniając kontakt stopionego krzemu z tonerem, co skutkuje pozostałościami węgla w spiekanej bryle.
Zgodnie z wynikami XRD skład fazowy spieku reakcyjnego to α-SiC, β-SiC i wolny krzem.
W procesie wysokotemperaturowego spiekania reakcyjnego atomy węgla migrują do stanu początkowego na powierzchni SiC β-SiC poprzez powstawanie wtórne α roztopionego krzemu. Ponieważ reakcja krzem-węgiel jest typową reakcją egzotermiczną z dużą ilością ciepła reakcji, szybkie chłodzenie po krótkim okresie samoistnej reakcji w wysokiej temperaturze zwiększa nasycenie węglem rozpuszczonym w ciekłym krzemie, tak że cząstki β-SiC wytrącają się w postaci węgla, poprawiając w ten sposób właściwości mechaniczne materiału. Dlatego wtórne rozdrobnienie ziarna β-SiC jest korzystne dla poprawy wytrzymałości na zginanie. W układzie kompozytowym Si-SiC zawartość wolnego krzemu w materiale maleje wraz ze wzrostem zawartości węgla w surowcu.
Wniosek:
(1) Lepkość przygotowanej reaktywnej zawiesiny spiekalniczej wzrasta wraz ze wzrostem ilości sadzy; Wartość pH jest zasadowa i stopniowo wzrasta.
(2) Wraz ze wzrostem zawartości węgla w korpusie gęstość i wytrzymałość na zginanie ceramiki ze spieku reakcyjnego przygotowanej metodą prasowania najpierw wzrastała, a następnie malała. Gdy ilość sadzy jest 2,5 razy większa od ilości początkowej, trzypunktowa wytrzymałość na zginanie i gęstość nasypowa surowego kęsa po spiekaniu reakcyjnym są bardzo wysokie i wynoszą odpowiednio 227,5 mpa i 3,093 g/cm3.
(3) W przypadku spiekania korpusu zawierającego zbyt dużo węgla, w korpusie pojawią się pęknięcia i czarne obszary „kanapkowe”. Przyczyną pękania jest to, że gazowy tlenek krzemu powstały w procesie spiekania reakcyjnego nie jest łatwy do rozładowania, stopniowo się gromadzi, ciśnienie wzrasta, a jego efekt przeciskania prowadzi do pękania wlewka. W czarnej „kanapce” wewnątrz spieku znajduje się duża ilość węgla, który nie bierze udziału w reakcji.
Czas publikacji: 10 lipca 2023 r