ผลของปริมาณคาร์บอนต่อโครงสร้างจุลภาคของซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เผาด้วยปฏิกิริยา

ปริมาณคาร์บอนของการแตกหักของชิ้นงานเผาผนึกแต่ละชิ้นจะแตกต่างกัน โดยมีปริมาณคาร์บอน A-2.5 awt.% ในช่วงนี้ ทำให้เกิดเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นและแทบไม่มีรูพรุน ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีการกระจายตัวสม่ำเสมอและซิลิคอนอิสระ ด้วยการเติมคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น ปริมาณของซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เผาด้วยปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นทีละน้อย ขนาดอนุภาคของซิลิกอนคาร์ไบด์จะเพิ่มขึ้น และซิลิกอนคาร์ไบด์จะเชื่อมต่อกันเป็นรูปโครงกระดูก อย่างไรก็ตาม ปริมาณคาร์บอนที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดคาร์บอนตกค้างในตัวเผาผนึกได้อย่างง่ายดาย เมื่อคาร์บอนแบล็คเพิ่มขึ้นอีกเป็น 3a การเผาผนึกตัวอย่างจะไม่สมบูรณ์ และ “อินเทอร์เลเยอร์” สีดำจะปรากฏขึ้นภายใน

เมื่อคาร์บอนทำปฏิกิริยากับซิลิคอนหลอมเหลว อัตราการขยายตัวของปริมาตรจะอยู่ที่ 234% ซึ่งทำให้โครงสร้างจุลภาคของซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เผาด้วยปฏิกิริยามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปริมาณคาร์บอนในบิลเล็ต เมื่อปริมาณคาร์บอนในบิลเล็ตมีขนาดเล็ก ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เกิดจากปฏิกิริยาซิลิคอน-คาร์บอนจะไม่เพียงพอที่จะเติมเต็มรูพรุนรอบๆ ผงคาร์บอน ส่งผลให้มีซิลิคอนอิสระจำนวนมากในตัวอย่าง ด้วยปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นในบิลเล็ต ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เผาด้วยปฏิกิริยาสามารถเติมเต็มรูพรุนรอบๆ ผงคาร์บอนได้อย่างสมบูรณ์ และเชื่อมต่อซิลิกอนคาร์ไบด์ดั้งเดิมเข้าด้วยกัน ในเวลานี้ ปริมาณซิลิคอนอิสระในตัวอย่างลดลง และความหนาแน่นของตัวเผาผนึกก็เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อมีคาร์บอนในบิลเล็ตมากขึ้น ซิลิกอนคาร์ไบด์ทุติยภูมิที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนและซิลิกอนจะล้อมรอบโทนเนอร์อย่างรวดเร็ว ทำให้ซิลิกอนหลอมเหลวสัมผัสกับโทนเนอร์ได้ยาก ส่งผลให้เกิดคาร์บอนตกค้างในตัวเผาผนึก

จากผลการวิจัย XRD องค์ประกอบเฟสของ sic ที่ถูกเผาด้วยปฏิกิริยาคือ α-SiC, β-SiC และซิลิคอนอิสระ

ในกระบวนการเผาปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง อะตอมของคาร์บอนจะย้ายไปยังสถานะเริ่มต้นบนพื้นผิว SiC β-SiC โดยการก่อตัวของซิลิคอน α รองที่หลอมละลาย เนื่องจากปฏิกิริยาซิลิคอน-คาร์บอนเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนทั่วไปที่มีความร้อนจากปฏิกิริยาจำนวนมาก การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วหลังจากช่วงเวลาสั้นๆ ของปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจะเพิ่มการอิ่มตัวของคาร์บอนที่ละลายในซิลิคอนเหลว เพื่อให้อนุภาค β-SiC ตกตะกอนใน รูปแบบของคาร์บอนจึงช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของวัสดุ ดังนั้นการปรับแต่งเกรน β-SiC รองจึงเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงความแข็งแรงในการดัดงอ ในระบบคอมโพสิต Si-SiC ปริมาณซิลิคอนอิสระในวัสดุจะลดลงตามปริมาณคาร์บอนในวัตถุดิบที่เพิ่มขึ้น

บทสรุป:

(1) ความหนืดของสารละลายซินเทอร์ริ่งปฏิกิริยาที่เตรียมไว้จะเพิ่มขึ้นตามปริมาณคาร์บอนแบล็คที่เพิ่มขึ้น ค่า pH จะเป็นด่างและค่อยๆ เพิ่มขึ้น

(2) เนื่องจากปริมาณคาร์บอนในร่างกายเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นและความแข็งแรงในการดัดงอของเซรามิกเผาผนึกปฏิกิริยาที่เตรียมโดยวิธีการกดจึงเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง เมื่อปริมาณคาร์บอนแบล็คเป็น 2.5 เท่าของปริมาณเริ่มต้น ความแข็งแรงในการดัดงอสามจุดและความหนาแน่นรวมของบิลเล็ตสีเขียวหลังจากการเผาผนึกปฏิกิริยาจะสูงมาก ซึ่งก็คือ 227.5mpa และ 3.093g/cm3 ตามลำดับ

(3) เมื่อร่างกายที่มีคาร์บอนมากเกินไปถูกเผา รอยแตกและบริเวณ “แซนวิช” สีดำจะปรากฏขึ้นในร่างกายของร่างกาย สาเหตุของการแตกร้าวคือก๊าซซิลิกอนออกไซด์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการเผาผนึกปฏิกิริยานั้นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะปล่อยออกมา ค่อยๆสะสม ความดันเพิ่มขึ้น และผลกระทบจากการดันของมันจะนำไปสู่การแตกร้าวของบิลเล็ต ในพื้นที่ “แซนวิช” สีดำภายในตัวเผาผนึก มีคาร์บอนจำนวนมากที่ไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา