O teor de carbono de cada fratura da amostra sinterizada é diferente, com um teor de carbono de A-2,5% em peso nesta faixa, formando um material denso quase sem poros, que é composto por partículas de carboneto de silício uniformemente distribuídas e silício livre. Com o aumento da adição de carbono, o teor de carboneto de silício sinterizado por reação aumenta gradualmente, o tamanho das partículas do carboneto de silício aumenta e o carboneto de silício é conectado entre si em forma de esqueleto. No entanto, o teor excessivo de carbono pode facilmente levar a carbono residual no corpo sinterizado. Quando o negro de fumo é aumentado ainda mais para 3a, a sinterização da amostra fica incompleta e “camadas intermediárias” pretas aparecem no interior.
Quando o carbono reage com o silício fundido, sua taxa de expansão de volume é de 234%, o que torna a microestrutura do carboneto de silício sinterizado por reação intimamente relacionada ao teor de carbono no tarugo. Quando o teor de carbono no tarugo é pequeno, o carboneto de silício gerado pela reação silício-carbono não é suficiente para preencher os poros ao redor do pó de carbono, resultando em uma grande quantidade de silício livre na amostra. Com o aumento do teor de carbono no tarugo, o carboneto de silício sinterizado por reação pode preencher totalmente os poros ao redor do pó de carbono e conectar o carboneto de silício original. Neste momento, o teor de silício livre na amostra diminui e a densidade do corpo sinterizado aumenta. No entanto, quando há mais carbono no tarugo, o carboneto de silício secundário gerado pela reação entre o carbono e o silício envolve rapidamente o toner, dificultando o contato do silício fundido com o toner, resultando em carbono residual no corpo sinterizado.
De acordo com os resultados de XRD, a composição de fases do sic sinterizado por reação é α-SiC, β-SiC e silício livre.
No processo de sinterização por reação em alta temperatura, os átomos de carbono migram para o estado inicial na superfície do SiC β-SiC pela formação de silício α-secundário fundido. Como a reação silício-carbono é uma reação exotérmica típica com uma grande quantidade de calor de reação, o resfriamento rápido após um curto período de reação espontânea em alta temperatura aumenta a sussaturação do carbono dissolvido no silício líquido, de modo que as partículas β-SiC precipitadas no forma de carbono, melhorando assim as propriedades mecânicas do material. Portanto, o refinamento secundário do grão β-SiC é benéfico para a melhoria da resistência à flexão. No sistema compósito Si-SiC, o teor de silício livre no material diminui com o aumento do teor de carbono na matéria-prima.
Conclusão:
(1) A viscosidade da pasta de sinterização reativa preparada aumenta com o aumento da quantidade de negro de fumo; O valor do pH é alcalino e aumenta gradualmente.
(2) Com o aumento do teor de carbono no corpo, a densidade e a resistência à flexão da cerâmica sinterizada por reação preparada pelo método de prensagem aumentaram primeiro e depois diminuíram. Quando a quantidade de negro de fumo é 2,5 vezes a quantidade inicial, a resistência à flexão de três pontos e a densidade aparente do tarugo verde após a sinterização por reação são muito altas, que são 227,5 mpa e 3,093 g/cm3, respectivamente.
(3) Quando o corpo com muito carbono é sinterizado, rachaduras e áreas pretas “sanduíche” aparecerão no corpo do corpo. A razão para o craqueamento é que o gás óxido de silício gerado no processo de sinterização por reação não é fácil de descarregar, acumula-se gradativamente, a pressão aumenta e seu efeito de macaco leva ao craqueamento do tarugo. Na área “sanduíche” preta dentro do sinter, existe uma grande quantidade de carbono que não está envolvido na reação.
Horário da postagem: 10 de julho de 2023