Vsebnost ogljika v vsakem zlomu sintranega vzorca je drugačna, z vsebnostjo ogljika A-2,5 mas. % v tem območju, ki tvori gost material skoraj brez por, ki je sestavljen iz enakomerno porazdeljenih delcev silicijevega karbida in prostega silicija. S povečanjem dodajanja ogljika se postopoma povečuje vsebnost reakcijsko sintranega silicijevega karbida, povečuje se velikost delcev silicijevega karbida in silicijev karbid je med seboj povezan v obliki skeleta. Vendar pa lahko prekomerna vsebnost ogljika zlahka povzroči ostanke ogljika v sintranem telesu. Ko se saje dodatno povečajo na 3a, je sintranje vzorca nepopolno in v notranjosti se pojavijo črni »vmesni sloji«.
Ko ogljik reagira s staljenim silicijem, je njegova prostorninska ekspanzijska stopnja 234 %, zaradi česar je mikrostruktura reakcijsko sintranega silicijevega karbida tesno povezana z vsebnostjo ogljika v gredici. Ko je vsebnost ogljika v gredici majhna, silicijevega karbida, ki nastane pri reakciji silicij-ogljik, ni dovolj, da bi zapolnil pore okoli ogljikovega prahu, kar ima za posledico veliko količino prostega silicija v vzorcu. S povečanjem vsebnosti ogljika v gredici lahko reakcijsko sintran silicijev karbid v celoti zapolni pore okoli ogljikovega prahu in poveže originalni silicijev karbid skupaj. V tem času se zmanjša vsebnost prostega silicija v vzorcu in poveča gostota sintranega telesa. Ko pa je v gredici več ogljika, sekundarni silicijev karbid, ki nastane pri reakciji med ogljikom in silicijem, hitro obda toner, kar oteži stik staljenega silicija s tonerjem, kar povzroči ostanke ogljika v sintranem telesu.
Glede na rezultate XRD je fazna sestava reakcijsko sintranega silicija α-SiC, β-SiC in prosti silicij.
V procesu visokotemperaturnega reakcijskega sintranja atomi ogljika migrirajo v začetno stanje na površini SiC β-SiC z α-sekundarno tvorbo staljenega silicija. Ker je reakcija silicij-ogljik tipična eksotermna reakcija z veliko količino reakcijske toplote, hitro ohlajanje po kratkem obdobju spontane visokotemperaturne reakcije poveča susaturacijo ogljika, raztopljenega v tekočem siliciju, tako da se delci β-SiC oborijo v obliki ogljika, s čimer se izboljšajo mehanske lastnosti materiala. Zato je sekundarno prečiščevanje zrn β-SiC koristno za izboljšanje upogibne trdnosti. V kompozitnem sistemu Si-SiC se vsebnost prostega silicija v materialu zmanjšuje z večanjem vsebnosti ogljika v surovini.
Zaključek:
(1) Viskoznost pripravljene reaktivne sintrane brozge se poveča s povečanjem količine saj; Vrednost pH je alkalna in postopoma narašča.
(2) S povečanjem vsebnosti ogljika v telesu sta se gostota in upogibna trdnost reakcijsko sintrane keramike, pripravljene s stiskanjem, najprej povečala, nato pa zmanjšala. Ko je količina saj 2,5-krat večja od začetne količine, sta tritočkovna upogibna trdnost in nasipna gostota zelene gredice po reakcijskem sintranju zelo visoki, ki znašata 227,5 mpa oziroma 3,093 g/cm3.
(3) Ko je telo s preveč ogljika sintrano, se bodo v telesu telesa pojavile razpoke in črna območja "sendviča". Razlog za pokanje je v tem, da plina silicijevega oksida, ki nastane v procesu reakcijskega sintranja, ni enostavno izprazniti, se postopoma kopiči, tlak se dvigne, njegov učinek dviganja pa vodi do razpokanja gredice. V območju črnega "sendviča" znotraj sintranja je velika količina ogljika, ki ni vključen v reakcijo.
Čas objave: 10. julij 2023