Съдържанието на въглерод във всяка фрактура на синтерования образец е различно, като съдържанието на въглерод в този диапазон е A-2,5 тегл.%, образувайки плътен материал с почти никакви пори, съставен от равномерно разпределени частици силициев карбид и свободен силиций. С увеличаване на добавянето на въглерод, съдържанието на реакционно синтерования силициев карбид постепенно се увеличава, размерът на частиците на силициевия карбид се увеличава и силициевият карбид се свързва помежду си в скелетна форма. Прекомерното съдържание на въглерод обаче може лесно да доведе до остатъчен въглерод в синтерованото тяло. Когато съдържанието на въглероден черен се увеличи допълнително до 3a, синтероването на пробата е непълно и вътре се появяват черни „междинни слоеве“.
Когато въглеродът реагира с разтопен силиций, скоростта на обемно разширение е 234%, което прави микроструктурата на реакционно синтерования силициев карбид тясно свързана със съдържанието на въглерод в заготовката. Когато съдържанието на въглерод в заготовката е малко, силициевият карбид, генериран от силициево-въглеродната реакция, не е достатъчен, за да запълни порите около въглеродния прах, което води до голямо количество свободен силиций в пробата. С увеличаване на съдържанието на въглерод в заготовката, реакционно синтерованият силициев карбид може напълно да запълни порите около въглеродния прах и да свърже оригиналния силициев карбид заедно. В този случай съдържанието на свободен силиций в пробата намалява и плътността на синтерованото тяло се увеличава. Въпреки това, когато в заготовката има повече въглерод, вторичният силициев карбид, генериран от реакцията между въглерод и силиций, бързо обгръща тонера, което затруднява контакта на разтопения силиций с тонера, което води до остатъчен въглерод в синтерованото тяло.
Според резултатите от рентгеновата дифракция, фазовият състав на реакционно синтерования силициев диоксид е α-SiC, β-SiC и свободен силиций.
В процеса на високотемпературно реакционно синтероване, въглеродните атоми мигрират към началното състояние на повърхността на SiC β-SiC чрез вторично образуване на разтопен силиций α. Тъй като реакцията силиций-въглерод е типична екзотермична реакция с голямо количество реакционна топлина, бързото охлаждане след кратък период на спонтанна високотемпературна реакция увеличава пресичането на въглерода, разтворен в течен силиций, така че частиците β-SiC се утаяват под формата на въглерод, като по този начин подобряват механичните свойства на материала. Следователно, вторичното рафиниране на зърната β-SiC е полезно за подобряване на якостта на огъване. В композитната система Si-SiC съдържанието на свободен силиций в материала намалява с увеличаване на съдържанието на въглерод в суровината.
Заключение:
(1) Вискозитетът на приготвената реактивна синтерова суспензия се увеличава с увеличаване на количеството на саждите; pH стойността е алкална и постепенно се увеличава.
(2) С увеличаване на съдържанието на въглерод в тялото, плътността и якостта на огъване на реакционно синтерованата керамика, получена чрез пресоване, първо се увеличават, а след това намаляват. Когато количеството на саждите е 2,5 пъти по-голямо от първоначалното количество, триточковата якост на огъване и обемната плътност на зелената заготовка след реакционно синтероване са много високи, съответно 227,5 mpa и 3,093 g/cm3.
(3) Когато тялото с твърде много въглерод се синтерова, в него се появяват пукнатини и черни „сандвичеви“ зони. Причината за напукването е, че силициевият оксид, генериран по време на реакционното синтероване, не се отделя лесно, постепенно се натрупва, налягането се повишава и неговият ефект на повдигане води до напукване на заготовката. В черната „сандвичева“ зона вътре в синтерованата част има голямо количество въглерод, което не участва в реакцията.
Време на публикуване: 10 юли 2023 г.