Змест вугляроду ў кожным спечаным узоры ў разломе розны, прычым у гэтым дыяпазоне ўтрыманне вугляроду складае A-2,5 мас.%, што ўтварае шчыльны матэрыял практычна без пор, які складаецца з раўнамерна размеркаваных часціц карбіду крэмнію і свабоднага крэмнію. З павелічэннем дадання вугляроду ўтрыманне рэакцыйна спечанага карбіду крэмнію паступова павялічваецца, павялічваецца памер часціц карбіду крэмнію, і карбід крэмнію злучаецца адзін з адным у шкілетную форму. Аднак празмернае ўтрыманне вугляроду можа лёгка прывесці да рэшткавага вугляроду ў спечаным целе. Пры далейшым павелічэнні колькасці сажы да 3a спяканне ўзору няпоўнае, і ўнутры з'яўляюцца чорныя «праслойкі».
Калі вуглярод рэагуе з расплаўленым крэмніем, яго аб'ёмнае пашырэнне складае 234%, што робіць мікраструктуру рэакцыйна спечанага карбіду крэмнію цесна звязанай з утрыманнем вугляроду ў загатоўцы. Калі ўтрыманне вугляроду ў загатоўцы невялікае, карбіду крэмнію, які ўтвараецца ў выніку рэакцыі крэмній-вуглярод, недастаткова, каб запоўніць поры вакол вугляроднага парашка, што прыводзіць да вялікай колькасці свабоднага крэмнію ва ўзоры. З павелічэннем утрымання вугляроду ў загатоўцы рэакцыйна спечаны карбід крэмнію можа цалкам запоўніць поры вакол вугляроднага парашка і злучыць зыходны карбід крэмнію разам. Пры гэтым утрыманне свабоднага крэмнію ва ўзоры памяншаецца, а шчыльнасць спечанага цела павялічваецца. Аднак, калі ў загатоўцы больш вугляроду, другасны карбід крэмнію, які ўтвараецца ў выніку рэакцыі паміж вугляродам і крэмніем, хутка акружае тонер, што ўскладняе кантакт расплаўленага крэмнію з тонерам, што прыводзіць да рэшткавага вугляроду ў спечаным целе.
Згодна з вынікамі рэнтгенаўскай дыфракцыі, фазавы склад рэакцыйна спечанага SiC складаецца з α-SiC, β-SiC і свабоднага крэмнію.
У працэсе высокатэмпературнага рэакцыйнага спякання атамы вугляроду мігруюць у зыходны стан на паверхні SiC β-SiC шляхам расплаўленага α-другаснага ўтварэння крэмнію. Паколькі рэакцыя крэмній-вуглярод з'яўляецца тыповай экзатэрмічнай рэакцыяй з вялікай колькасцю рэакцыйнага цяпла, хуткае астуджэнне пасля кароткага перыяду спантаннай высокатэмпературнай рэакцыі павялічвае перасычэнне вугляроду, растворанага ў вадкім крэмніі, так што часціцы β-SiC асядаюць у выглядзе вугляроду, тым самым паляпшаючы механічныя ўласцівасці матэрыялу. Такім чынам, другаснае драбненне зерняў β-SiC спрыяе паляпшэнню трываласці на выгіб. У кампазітнай сістэме Si-SiC утрыманне свабоднага крэмнію ў матэрыяле памяншаецца са павелічэннем утрымання вугляроду ў сыравіне.
Выснова:
(1) Глейкасць падрыхтаванай рэактыўнай спякальнай суспензіі павялічваецца са павелічэннем колькасці сажы; значэнне pH з'яўляецца шчолачным і паступова павялічваецца.
(2) З павелічэннем утрымання вугляроду ў целе шчыльнасць і трываласць на выгіб рэакцыйна-спечанай керамікі, атрыманай метадам прэсавання, спачатку павялічваліся, а потым памяншаліся. Калі колькасць сажы ў 2,5 разы перавышае пачатковую колькасць, трохкропкавая трываласць на выгіб і аб'ёмная шчыльнасць зялёнай нарыхтоўкі пасля рэакцыйнага спякання вельмі высокія і складаюць 227,5 МПа і 3,093 г/см3 адпаведна.
(3) Пры спяканні залішняй колькасці вугляроду ў загатоўцы з'яўляюцца расколіны і чорныя «сэндвіч-зоны». Прычынай расколін з'яўляецца тое, што газападобны аксід крэмнію, які ўтвараецца ў працэсе рэакцыйнага спякання, не так лёгка выводзіцца, ён паступова назапашваецца, ціск павышаецца, і яго пад'ёмны эфект прыводзіць да расколін загатоўкі. У чорнай «сэндвіч-зоне» ўнутры агламерацыі знаходзіцца вялікая колькасць вугляроду, які не ўдзельнічае ў рэакцыі.
Час публікацыі: 10 ліпеня 2023 г.