Вміст вуглецю в руйнуванні кожного спеченого зразка різний, із вмістом вуглецю A-2,5 мас.% у цьому діапазоні, утворюючи щільний матеріал майже без пор, який складається з рівномірно розподілених частинок карбіду кремнію та вільного кремнію. Зі збільшенням додавання вуглецю вміст реакційно спеченого карбіду кремнію поступово збільшується, розмір частинок карбіду кремнію збільшується, і карбід кремнію з'єднується один з одним у формі скелета. Однак надмірний вміст вуглецю може легко призвести до залишкового вуглецю в спеченому тілі. При подальшому збільшенні вмісту сажі до 3а спікання зразка є неповним, і всередині з’являються чорні «прошарки».
Коли вуглець реагує з розплавленим кремнієм, швидкість його об’ємного розширення становить 234%, що робить мікроструктуру реакційно спеченого карбіду кремнію тісно пов’язаною з вмістом вуглецю в заготовці. Коли вміст вуглецю в заготовці невеликий, карбіду кремнію, що утворюється в результаті кремній-вуглецевої реакції, недостатньо, щоб заповнити пори навколо вуглецевого порошку, що призводить до великої кількості вільного кремнію в зразку. Зі збільшенням вмісту вуглецю в заготовці реакційно спечений карбід кремнію може повністю заповнити пори навколо вуглецевого порошку та з’єднати вихідний карбід кремнію разом. При цьому в зразку зменшується вміст вільного кремнію і збільшується щільність спеченого тіла. Однак, коли в заготовці більше вуглецю, вторинний карбід кремнію, що утворюється в результаті реакції між вуглецем і кремнієм, швидко оточує тонер, ускладнюючи контакт розплавленого кремнію з тонером, що призводить до залишкового вуглецю в спеченому тілі.
Відповідно до результатів XRD, фазовий склад реакційно-спеченого SIC є α-SiC, β-SiC і вільний кремній.
У процесі високотемпературного реакційного спікання атоми вуглецю мігрують до початкового стану на поверхні SiC β-SiC шляхом α-вторинного утворення розплавленого кремнію. Оскільки реакція кремній-вуглець є типовою екзотермічною реакцією з великою кількістю реакційного тепла, швидке охолодження після короткого періоду спонтанної високотемпературної реакції збільшує перенасичення вуглецю, розчиненого в рідкому кремнії, так що частинки β-SiC осідають у форму вуглецю, тим самим покращуючи механічні властивості матеріалу. Таким чином, вторинне подрібнення зерна β-SiC є корисним для покращення міцності на вигин. У композитній системі Si-SiC вміст вільного кремнію в матеріалі зменшується зі збільшенням вмісту вуглецю в сировині.
висновок:
(1) В’язкість готової суспензії для реакційного спікання збільшується зі збільшенням кількості сажі; Значення pH є лужним і поступово підвищується.
(2) Зі збільшенням вмісту вуглецю в тілі щільність і міцність на вигин реакційно-спеченої кераміки, виготовленої методом пресування, спочатку зростали, а потім знижувалися. Коли кількість сажі в 2,5 рази перевищує початкову кількість, міцність на три точки вигину та об’ємна щільність необробленої заготовки після реакційного спікання дуже високі, які становлять 227,5 МПа та 3,093 г/см3 відповідно.
(3) Коли тіло з надлишковою кількістю вуглецю спікається, у тілі тіла з’являться тріщини та чорні «сендвічні» ділянки. Причина розтріскування полягає в тому, що газ оксид кремнію, який утворюється в процесі реакційного спікання, нелегко вивільняється, поступово накопичується, тиск підвищується, і його ефект домкрата призводить до розтріскування заготовки. У зоні чорного «сендвіча» всередині агломерату міститься велика кількість вуглецю, який не бере участі в реакції.
Час публікації: 10 липня 2023 р