రియాక్షన్-సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క మైక్రోస్ట్రక్చర్‌పై కార్బన్ కంటెంట్ ప్రభావం

ప్రతి సింటెర్డ్ స్పెసిమెన్ ఫ్రాక్చర్ యొక్క కార్బన్ కంటెంట్ భిన్నంగా ఉంటుంది, ఈ శ్రేణిలో A-2.5 awt.% కార్బన్ కంటెంట్ ఉంటుంది, దాదాపుగా ఎటువంటి రంధ్రాలు లేకుండా దట్టమైన పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఏకరీతిలో పంపిణీ చేయబడిన సిలికాన్ కార్బైడ్ కణాలు మరియు ఉచిత సిలికాన్‌తో కూడి ఉంటుంది. కార్బన్ చేరిక పెరుగుదలతో, ప్రతిచర్య-సింటర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క కంటెంట్ క్రమంగా పెరుగుతుంది, సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క కణ పరిమాణం పెరుగుతుంది మరియు సిలికాన్ కార్బైడ్ ఒక అస్థిపంజరం ఆకారంలో ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, మితిమీరిన కార్బన్ కంటెంట్ సులభంగా సిన్టర్డ్ బాడీలో అవశేష కార్బన్‌కు దారి తీస్తుంది. కార్బన్ నలుపును 3aకి మరింత పెంచినప్పుడు, నమూనా యొక్క సింటరింగ్ అసంపూర్తిగా ఉంటుంది మరియు లోపల నలుపు "ఇంటర్లేయర్‌లు" కనిపిస్తాయి.

కార్బన్ కరిగిన సిలికాన్‌తో చర్య జరిపినప్పుడు, దాని వాల్యూమ్ విస్తరణ రేటు 234%, ఇది ప్రతిచర్య-సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని బిల్లెట్‌లోని కార్బన్ కంటెంట్‌తో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. బిల్లెట్‌లో కార్బన్ కంటెంట్ తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, సిలికాన్-కార్బన్ ప్రతిచర్య ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన సిలికాన్ కార్బైడ్ కార్బన్ పౌడర్ చుట్టూ ఉన్న రంధ్రాలను పూరించడానికి సరిపోదు, ఫలితంగా నమూనాలో పెద్ద మొత్తంలో ఉచిత సిలికాన్ ఉంటుంది. బిల్లెట్‌లో కార్బన్ కంటెంట్ పెరుగుదలతో, రియాక్షన్-సింటెర్డ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ కార్బన్ పౌడర్ చుట్టూ ఉన్న రంధ్రాలను పూర్తిగా పూరించగలదు మరియు అసలు సిలికాన్ కార్బైడ్‌ను ఒకదానితో ఒకటి కలుపుతుంది. ఈ సమయంలో, నమూనాలో ఉచిత సిలికాన్ యొక్క కంటెంట్ తగ్గుతుంది మరియు సిన్టర్డ్ శరీరం యొక్క సాంద్రత పెరుగుతుంది. అయినప్పటికీ, బిల్లెట్‌లో ఎక్కువ కార్బన్ ఉన్నప్పుడు, కార్బన్ మరియు సిలికాన్ మధ్య ప్రతిచర్య ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే ద్వితీయ సిలికాన్ కార్బైడ్ వేగంగా టోనర్‌ను చుట్టుముడుతుంది, కరిగిన సిలికాన్ టోనర్‌ను సంప్రదించడం కష్టతరం చేస్తుంది, ఫలితంగా సింటెడ్ బాడీలో అవశేష కార్బన్ ఏర్పడుతుంది.

XRD ఫలితాల ప్రకారం, రియాక్షన్-సింటెర్డ్ sic యొక్క దశ కూర్పు α-SiC, β-SiC మరియు ఉచిత సిలికాన్.

అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రతిచర్య సింటరింగ్ ప్రక్రియలో, కార్బన్ అణువులు SiC ఉపరితలంపై β-SiC కరిగిన సిలికాన్ α-సెకండరీ నిర్మాణం ద్వారా ప్రారంభ స్థితికి వలసపోతాయి. సిలికాన్-కార్బన్ రియాక్షన్ అనేది పెద్ద మొత్తంలో రియాక్షన్ హీట్‌తో కూడిన ఒక విలక్షణమైన ఎక్సోథర్మిక్ రియాక్షన్ కాబట్టి, స్వల్పకాలిక ఆకస్మిక అధిక ఉష్ణోగ్రత ప్రతిచర్య తర్వాత వేగవంతమైన శీతలీకరణ ద్రవ సిలికాన్‌లో కరిగిన కార్బన్ యొక్క సంతృప్తతను పెంచుతుంది, తద్వారా β-SiC కణాలు అవక్షేపించబడతాయి. కార్బన్ రూపం, తద్వారా పదార్థం యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది. అందువల్ల, ద్వితీయ β-SiC ధాన్యం శుద్ధీకరణ బెండింగ్ బలాన్ని మెరుగుపరచడానికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. Si-SiC మిశ్రమ వ్యవస్థలో, ముడి పదార్థంలో కార్బన్ కంటెంట్ పెరుగుదలతో పదార్థంలో ఉచిత సిలికాన్ యొక్క కంటెంట్ తగ్గుతుంది.

ముగింపు:

(1) కార్బన్ బ్లాక్ మొత్తం పెరుగుదలతో సిద్ధమైన రియాక్టివ్ సింటరింగ్ స్లర్రీ యొక్క స్నిగ్ధత పెరుగుతుంది; pH విలువ ఆల్కలీన్ మరియు క్రమంగా పెరుగుతుంది.

(2) శరీరంలో కార్బన్ కంటెంట్ పెరుగుదలతో, నొక్కడం ద్వారా తయారు చేయబడిన ప్రతిచర్య-సింటర్డ్ సిరామిక్స్ యొక్క సాంద్రత మరియు వంపు బలం మొదట పెరిగింది మరియు తరువాత తగ్గింది. కార్బన్ బ్లాక్ మొత్తం ప్రారంభ మొత్తం కంటే 2.5 రెట్లు ఉన్నప్పుడు, రియాక్షన్ సింటరింగ్ తర్వాత గ్రీన్ బిల్లెట్ యొక్క మూడు-పాయింట్ బెండింగ్ బలం మరియు బల్క్ డెన్సిటీ చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి, ఇవి వరుసగా 227.5mpa మరియు 3.093g/cm3.

(3) చాలా కార్బన్‌తో ఉన్న శరీరాన్ని సింటెర్ చేసినప్పుడు, శరీరం యొక్క శరీరంలో పగుళ్లు మరియు నలుపు "శాండ్‌విచ్" ప్రాంతాలు కనిపిస్తాయి. పగుళ్లకు కారణం ఏమిటంటే, రియాక్షన్ సింటరింగ్ ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి చేయబడిన సిలికాన్ ఆక్సైడ్ వాయువు విడుదల చేయడం సులభం కాదు, క్రమంగా పేరుకుపోతుంది, ఒత్తిడి పెరుగుతుంది మరియు దాని జాకింగ్ ప్రభావం బిల్లెట్ పగుళ్లకు దారితీస్తుంది. సింటర్ లోపల నలుపు "శాండ్విచ్" ప్రాంతంలో, ప్రతిచర్యలో పాల్గొనని కార్బన్ పెద్ద మొత్తంలో ఉంటుంది.