Az egyes szinterezett minták repedésének széntartalma eltérő, ebben a tartományban A-2,5 tömeg% széntartalommal, ami egy sűrű, szinte pórusmentes anyagot alkot, amely egyenletesen elosztott szilícium-karbid részecskékből és szabad szilíciumból áll. A szén hozzáadásának növekedésével a reakciósan szinterezett szilícium-karbid tartalma fokozatosan növekszik, a szilícium-karbid részecskemérete megnő, és a szilícium-karbid váz alakban kapcsolódik egymáshoz. A túlzott széntartalom azonban könnyen maradék szénhez vezethet a szinterezett testben. Amikor a korom mennyiségét tovább növeljük 3a-ra, a minta szinterezése nem teljes, és fekete „köztes rétegek” jelennek meg belül.
Amikor a szén reakcióba lép az olvadt szilíciummal, térfogat-tágulási sebessége 234%, ami miatt a reakciósan szinterezett szilícium-karbid mikroszerkezete szorosan összefügg a tuskó széntartalmával. Amikor a tuskó széntartalma kicsi, a szilícium-szén reakció során keletkező szilícium-karbid nem elegendő a szénpor körüli pórusok kitöltéséhez, ami nagy mennyiségű szabad szilíciumot eredményez a mintában. A tuskó széntartalmának növekedésével a reakciósan szinterezett szilícium-karbid teljesen kitöltheti a szénpor körüli pórusokat, és összekapcsolhatja az eredeti szilícium-karbidot. Ekkor a mintában lévő szabad szilícium tartalma csökken, és a szinterezett test sűrűsége növekszik. Amikor azonban több szén van a tuskóban, a szén és a szilícium közötti reakció során keletkező másodlagos szilícium-karbid gyorsan körülveszi a tonert, megnehezítve az olvadt szilícium érintkezését a tonerrel, ami maradék szenet eredményez a szinterezett testben.
A röntgendiffrakciós eredmények szerint a reakciószinterrel előállított szilícium fázisösszetétele α-SiC, β-SiC és szabad szilícium.
A magas hőmérsékletű reakciós szinterezés során a szénatomok a SiC felületén lévő β-SiC kezdeti állapotukba vándorolnak az olvadt szilícium α-szekunder képződése révén. Mivel a szilícium-szén reakció egy tipikus exoterm reakció, nagy mennyiségű reakcióhővel, a rövid ideig tartó spontán magas hőmérsékletű reakció utáni gyors hűtés növeli a folyékony szilíciumban oldott szén szuszpenzióját, így a β-SiC részecskék szén formájában kicsapódnak, ezáltal javítva az anyag mechanikai tulajdonságait. Ezért a másodlagos β-SiC szemcsefinomítás előnyös a hajlítószilárdság javítása szempontjából. A Si-SiC kompozit rendszerben az anyag szabad szilíciumtartalma csökken a nyersanyag széntartalmának növekedésével.
Következtetés:
(1) Az elkészített reaktív szinterelési szuszpenzió viszkozitása a korom mennyiségének növekedésével növekszik; a pH-érték lúgos és fokozatosan növekszik.
(2) A test széntartalmának növekedésével a préseléses eljárással előállított reakciós szinterezett kerámia sűrűsége és hajlítószilárdsága először nőtt, majd csökkent. Amikor a korom mennyisége a kezdeti mennyiség 2,5-szerese, a reakciós szinterezés utáni nyers tuskó hárompontos hajlítószilárdsága és térfogatsűrűsége nagyon magas, 227,5 MPa, illetve 3,093 g/cm3.
(3) Amikor a túl sok szenet tartalmazó test szinterezik, repedések és fekete „szendvics” területek jelennek meg a testben. A repedés oka az, hogy a reakciós szinterezés során keletkező szilícium-oxid gáz nehezen távozik, fokozatosan felhalmozódik, a nyomás megnő, és nyomóhatása a buga repedéséhez vezet. A szinterezés belsejében lévő fekete „szendvics” területen nagy mennyiségű szén található, amely nem vesz részt a reakcióban.
Közzététel ideje: 2023. július 10.