Ածխածնի պարունակության ազդեցությունը ռեակցիայով սինտերացված սիլիցիումի կարբիդի միկրոկառուցվածքի վրա

Յուրաքանչյուր սինթերացված նմուշի կոտրվածքի ածխածնի պարունակությունը տարբեր է՝ այս միջակայքում A-2.5 զանգվածային % ածխածնի պարունակությամբ, որը ձևավորում է գրեթե առանց ծակոտիների խիտ նյութ, որը կազմված է միատարր բաշխված սիլիցիումի կարբիդի մասնիկներից և ազատ սիլիցիումից: Ածխածնի ավելացման ավելացման հետ մեկտեղ, ռեակցիայով սինթերացված սիլիցիումի կարբիդի պարունակությունը աստիճանաբար աճում է, սիլիցիումի կարբիդի մասնիկների չափը մեծանում է, և սիլիցիումի կարբիդը միանում է միմյանց՝ կմախքի տեսքով: Այնուամենայնիվ, ածխածնի չափազանց պարունակությունը կարող է հեշտությամբ հանգեցնել սինթերացված մարմնում մնացորդային ածխածնի առաջացմանը: Երբ ածխածնի սևը հետագայում ավելանում է մինչև 3a, նմուշի սինթերացումը թերի է, և ներսում հայտնվում են սև «միջշերտեր»:

Երբ ածխածինը ռեակցիայի մեջ է մտնում հալված սիլիցիումի հետ, դրա ծավալային ընդարձակման արագությունը կազմում է 234%, ինչը ռեակցիայով սինթերացված սիլիցիումի կարբիդի միկրոկառուցվածքը սերտորեն կապված է դարձնում ածխածնի պարունակության հետ սալիկի մեջ: Երբ ածխածնի պարունակությունը սալիկի մեջ փոքր է, սիլիցիում-ածխածնային ռեակցիայի միջոցով առաջացած սիլիցիումի կարբիդը բավարար չէ ածխածնի փոշու շուրջը ծակոտիները լցնելու համար, ինչի արդյունքում նմուշում մեծ քանակությամբ ազատ սիլիցիում է առաջանում: Սալիկի մեջ ածխածնի պարունակության աճին զուգընթաց, ռեակցիայով սինթերացված սիլիցիումի կարբիդը կարող է լիովին լցնել ածխածնի փոշու շուրջը ծակոտիները և միացնել սկզբնական սիլիցիումի կարբիդը: Այս պահին նմուշում ազատ սիլիցիումի պարունակությունը նվազում է, իսկ սինթերացված մարմնի խտությունը մեծանում է: Սակայն, երբ սալիկի մեջ ավելի շատ ածխածին կա, ածխածնի և սիլիկոնի միջև ռեակցիայի միջոցով առաջացած երկրորդային սիլիցիումի կարբիդը արագորեն շրջապատում է տոները, դժվարացնելով հալված սիլիցիումի շփումը տոների հետ, ինչի արդյունքում սինթերացված մարմնում մնացորդային ածխածին է մնում:

Ռենտգենյան դիագրամիայի արդյունքների համաձայն, ռեակցիայով սինտերացված sic-ի փուլային կազմը կազմում է α-SiC, β-SiC և ազատ սիլիցիում։

Բարձր ջերմաստիճանային ռեակցիայի սինտերացման գործընթացում ածխածնի ատոմները SiC մակերևույթի β-SiC վրա տեղափոխվում են սկզբնական վիճակի՝ հալված սիլիցիումի α-երկրորդային առաջացման միջոցով: Քանի որ սիլիցիում-ածխածնային ռեակցիան բնորոշ էկզոթերմիկ ռեակցիա է՝ մեծ քանակությամբ ռեակցիայի ջերմությամբ, ինքնաբուխ բարձր ջերմաստիճանային ռեակցիայի կարճ ժամանակահատվածից հետո արագ սառեցումը մեծացնում է հեղուկ սիլիցիումում լուծված ածխածնի հագեցվածությունը, այնպես որ β-SiC մասնիկները նստվածք են տալիս ածխածնի տեսքով, դրանով իսկ բարելավելով նյութի մեխանիկական հատկությունները: Հետևաբար, երկրորդային β-SiC հատիկների մաքրումը օգտակար է ծռման ամրության բարելավման համար: Si-SiC կոմպոզիտային համակարգում նյութում ազատ սիլիցիումի պարունակությունը նվազում է հումքի մեջ ածխածնի պարունակության աճին զուգընթաց:

Եզրակացություն.

(1) Պատրաստված ռեակտիվ սինտերացման խառնուրդի մածուցիկությունը մեծանում է ածխածնի սևի քանակի ավելացման հետ մեկտեղ։ pH-ի արժեքը ալկալային է և աստիճանաբար աճում է։

(2) Մարմնում ածխածնի պարունակության աճին զուգընթաց, սեղմման եղանակով պատրաստված ռեակցիայի միջոցով սինթերացված կերամիկայի խտությունը և ծռման ամրությունը սկզբում մեծանում են, ապա նվազում։ Երբ ածխածնի սևի քանակը սկզբնական քանակի 2.5 անգամ մեծ է, ռեակցիայի սինթերացումից հետո կանաչ կտորի եռակետային ծռման ամրությունը և ծավալային խտությունը շատ բարձր են, որոնք համապատասխանաբար կազմում են 227.5 մպա և 3.093 գ/սմ3։

(3) Երբ չափից շատ ածխածնային մարմին է սինթերացվում, մարմնի մարմնում կհայտնվեն ճաքեր և սև «սենդվիչ» հատվածներ։ Ճաքերի առաջացման պատճառն այն է, որ ռեակցիայի սինթերացման ընթացքում առաջացող սիլիցիումի օքսիդ գազը հեշտ չէ արտանետել, այն աստիճանաբար կուտակվում է, ճնշումը բարձրանում է, և դրա բարձրացման ազդեցությունը հանգեցնում է կտորի ճաքերի առաջացմանը։ Սինթերի ներսում գտնվող սև «սենդվիչ» հատվածում կա մեծ քանակությամբ ածխածին, որը չի մասնակցում ռեակցիային։