Sadržaj ugljika u svakom sinteriranom uzorku je različit, s udjelom ugljika od A-2,5 težinskih % u ovom rasponu, tvoreći gusti materijal gotovo bez pora, koji se sastoji od jednoliko raspoređenih čestica silicijevog karbida i slobodnog silicija. S povećanjem dodatka ugljika, sadržaj reakcijski sinteriranog silicijevog karbida postupno se povećava, veličina čestica silicijevog karbida se povećava, a silicijev karbid je međusobno povezan u obliku kostura. Međutim, prekomjerni sadržaj ugljika može lako dovesti do zaostalog ugljika u sinteriranom tijelu. Kada se udio čađe dodatno poveća na 3a, sinteriranje uzorka je nepotpuno i unutra se pojavljuju crni "međuslojevi".
Kada ugljik reagira s rastaljenim silicijem, njegova brzina volumenskog širenja iznosi 234%, što čini mikrostrukturu reakcijski sinteriranog silicijevog karbida usko povezanom s udjelom ugljika u gredici. Kada je udio ugljika u gredici malen, silicijev karbid nastao reakcijom silicij-ugljik nije dovoljan da ispuni pore oko ugljičnog praha, što rezultira velikom količinom slobodnog silicija u uzorku. S povećanjem udjela ugljika u gredici, reakcijski sinterirani silicijev karbid može u potpunosti ispuniti pore oko ugljičnog praha i povezati izvorni silicijev karbid zajedno. U ovom trenutku, udio slobodnog silicija u uzorku se smanjuje, a gustoća sinteriranog tijela se povećava. Međutim, kada u gredici ima više ugljika, sekundarni silicijev karbid nastao reakcijom između ugljika i silicija brzo okružuje toner, što otežava rastaljenom siliciju kontakt s tonerom, što rezultira preostalim ugljikom u sinteriranom tijelu.
Prema rezultatima XRD-a, fazni sastav reakcijski sinteriranog silicija je α-SiC, β-SiC i slobodni silicij.
U procesu reakcijskog sinteriranja na visokim temperaturama, atomi ugljika migriraju u početno stanje na površini SiC-a, β-SiC, stvaranjem α-sekundarnog rastaljenog silicija. Budući da je reakcija silicij-ugljik tipična egzotermna reakcija s velikom količinom reakcijske topline, brzo hlađenje nakon kratkog razdoblja spontane reakcije na visokim temperaturama povećava zasićenost ugljika otopljenog 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 sustavu Si-SiC, sadržaj slobodnog silicija u materijalu smanjuje se s povećanjem sadržaja ugljika u sirovini.
Zaključak:
(1) Viskoznost pripremljene reaktivne suspenzije za sinteriranje povećava se s povećanjem količine ugljičnog crnila; pH vrijednost je alkalna i postupno se povećava.
(2) S povećanjem udjela ugljika u tijelu, gustoća i čvrstoća na savijanje reakcijski sinterirane keramike pripremljene metodom prešanja prvo su se povećavale, a zatim smanjivale. Kada je količina ugljičnog crnila 2,5 puta veća od početne količine, čvrstoća na savijanje u tri točke i gustoća nasipnog sloja zelenog komada nakon reakcijskog sinteriranja vrlo su visoke, a iznose 227,5 MPa odnosno 3,093 g/cm3.
(3) Kada se tijelo s previše ugljika sinterira, u tijelu tijela će se pojaviti pukotine i crna "sendvič" područja. Razlog pucanja je taj što se plin silicijevog oksida koji nastaje u procesu reakcijskog sinteriranja ne ispušta lako, postupno se nakuplja, tlak raste, a njegov učinak dizanja dovodi do pucanja gredice. U crnom "sendvič" području unutar sintera nalazi se velika količina ugljika koji nije uključen u reakciju.
Vrijeme objave: 10. srpnja 2023.