Sadržaj ugljika u svakom sinterovanom uzorku je različit, sa sadržajem ugljika od A-2,5 težinskih % u ovom rasponu, formirajući gusti materijal gotovo bez pora, koji se sastoji od ravnomjerno raspoređenih čestica silicijum karbida i slobodnog silicija. S povećanjem dodatka ugljika, sadržaj reakcijski sinterovanog silicijum karbida postepeno se povećava, veličina čestica silicijum karbida se povećava, a silicijum karbid je međusobno povezan u obliku kostura. Međutim, prekomjerni sadržaj ugljika može lako dovesti do zaostalog ugljika u sinterovanom tijelu. Kada se količina ugljika dodatno poveća na 3a, sinterovanje uzorka je nepotpuno i unutra se pojavljuju crni "međuslojevi".
Kada ugljik reaguje sa rastopljenim silicijumom, njegova brzina ekspanzije volumena je 234%, što čini mikrostrukturu reakcijski sinterovanog silicijum karbida blisko povezanom sa sadržajem ugljika u gredici. Kada je sadržaj ugljika u gredici mali, silicijum karbid generisan reakcijom silicijum-ugljik nije dovoljan da popuni pore oko ugljičnog praha, što rezultira velikom količinom slobodnog silicija u uzorku. Sa povećanjem sadržaja ugljika u gredici, reakcijski sinterovani silicijum karbid može u potpunosti ispuniti pore oko ugljičnog praha i povezati originalni silicijum karbid zajedno. U ovom trenutku, sadržaj slobodnog silicija u uzorku se smanjuje, a gustina sinterovanog tijela se povećava. Međutim, kada u gredici ima više ugljika, sekundarni silicijum karbid generisan reakcijom između ugljika i silicija brzo okružuje toner, što otežava rastopljenom silicijumu da dođe u kontakt sa tonerom, što rezultira rezidualnim ugljikom u sinterovanom tijelu.
Prema rezultatima XRD analize, fazni sastav reakcijski sinterovanog silicijuma je α-SiC, β-SiC i slobodni silicijum.
U procesu sinterovanja na visokim temperaturama, atomi ugljika migriraju u početno stanje na površini SiC-a, β-SiC, formiranjem α-sekundarne strukture rastopljenog silicija. Budući da je reakcija silicija i ugljika tipična egzotermna reakcija s velikom količinom reakcijske topline, brzo hlađenje nakon kratkog perioda spontane reakcije na visokim temperaturama povećava zasićenost ugljika rastvorenog u tekućem siliciju, tako da se čestice β-SiC talože u obliku ugljika, čime se poboljšavaju mehanička svojstva materijala. Stoga je sekundarno pročišćavanje zrna β-SiC korisno za poboljšanje čvrstoće na savijanje. U kompozitnom sistemu Si-SiC, sadržaj slobodnog silicija u materijalu smanjuje se s povećanjem sadržaja ugljika u sirovini.
Zaključak:
(1) Viskoznost pripremljene reaktivne suspenzije za sinterovanje povećava se s povećanjem količine ugljičnog crnila; pH vrijednost je alkalna i postepeno se povećava.
(2) S povećanjem sadržaja ugljika u tijelu, gustoća i čvrstoća na savijanje reakcijski sinterirane keramike pripremljene metodom presovanja prvo su se povećavale, a zatim smanjivale. Kada je količina ugljičnog crnila 2,5 puta veća od početne količine, čvrstoća na savijanje u tri tačke i gustoća u rasutom stanju zelenog komada nakon reakcijskog sinterovanja su vrlo visoke, i iznose 227,5 MPa i 3,093 g/cm3, respektivno.
(3) Kada se tijelo s previše ugljika sinteruje, u tijelu tijela će se pojaviti pukotine i crna "sendvič" područja. Razlog pucanja je taj što se plin silicijum oksida koji se stvara u procesu reakcijskog sinterovanja ne ispušta lako, postepeno se nakuplja, pritisak raste, a njegov efekat podizanja dovodi do pucanja gredice. U crnom "sendvič" području unutar sinterovanja nalazi se velika količina ugljika koji nije uključen u reakciju.
Vrijeme objave: 10. jul 2023.