Kandungan karbon pada setiap spesimen hasil sinter berbeda-beda, dengan kandungan karbon A-2,5 awt.% dalam kisaran ini, membentuk material padat dengan hampir tanpa pori-pori, yang terdiri dari partikel silikon karbida yang terdistribusi secara merata dan silikon bebas. Dengan peningkatan penambahan karbon, kandungan silikon karbida hasil sinter reaksi meningkat secara bertahap, ukuran partikel silikon karbida meningkat, dan silikon karbida saling terhubung membentuk kerangka. Namun, kandungan karbon yang berlebihan dapat dengan mudah menyebabkan sisa karbon dalam badan hasil sinter. Ketika karbon hitam ditingkatkan lebih lanjut hingga 3a, sinterisasi sampel tidak sempurna, dan "lapisan" hitam muncul di dalamnya.
Ketika karbon bereaksi dengan silikon cair, laju ekspansi volumenya adalah 234%, yang membuat mikrostruktur silikon karbida hasil sintering reaksi sangat terkait dengan kandungan karbon dalam billet. Ketika kandungan karbon dalam billet kecil, silikon karbida yang dihasilkan oleh reaksi silikon-karbon tidak cukup untuk mengisi pori-pori di sekitar bubuk karbon, sehingga menghasilkan sejumlah besar silikon bebas dalam sampel. Dengan peningkatan kandungan karbon dalam billet, silikon karbida hasil sintering reaksi dapat sepenuhnya mengisi pori-pori di sekitar bubuk karbon dan menghubungkan silikon karbida asli. Pada saat ini, kandungan silikon bebas dalam sampel berkurang dan kepadatan badan hasil sintering meningkat. Namun, ketika terdapat lebih banyak karbon dalam billet, silikon karbida sekunder yang dihasilkan oleh reaksi antara karbon dan silikon dengan cepat mengelilingi toner, sehingga menyulitkan silikon cair untuk bersentuhan dengan toner, yang mengakibatkan sisa karbon dalam badan hasil sintering.
Berdasarkan hasil XRD, komposisi fasa SiC hasil sintering reaksi adalah α-SiC, β-SiC, dan silikon bebas.
Dalam proses sintering reaksi suhu tinggi, atom karbon bermigrasi ke keadaan awal pada permukaan SiC β-SiC melalui pembentukan sekunder silikon cair α. Karena reaksi silikon-karbon merupakan reaksi eksotermik tipikal dengan jumlah panas reaksi yang besar, pendinginan cepat setelah periode singkat reaksi suhu tinggi spontan meningkatkan kejenuhan karbon yang terlarut dalam silikon cair, sehingga partikel β-SiC mengendap dalam bentuk karbon, sehingga meningkatkan sifat mekanik material. Oleh karena itu, penghalusan butir β-SiC sekunder bermanfaat untuk peningkatan kekuatan lentur. Dalam sistem komposit Si-SiC, kandungan silikon bebas dalam material menurun seiring dengan peningkatan kandungan karbon dalam bahan baku.
Kesimpulan:
(1) Viskositas bubur sinter reaktif yang disiapkan meningkat seiring dengan peningkatan jumlah karbon hitam; Nilai pH bersifat basa dan secara bertahap meningkat.
(2) Dengan meningkatnya kandungan karbon dalam badan keramik, densitas dan kekuatan lentur keramik hasil sintering reaksi yang dibuat dengan metode pengepresan awalnya meningkat kemudian menurun. Ketika jumlah karbon hitam adalah 2,5 kali jumlah awal, kekuatan lentur tiga titik dan densitas curah billet mentah setelah sintering reaksi sangat tinggi, yaitu masing-masing 227,5 mpa dan 3,093 g/cm3.
(3) Ketika benda dengan kandungan karbon yang terlalu tinggi disinter, retakan dan area “sandwich” hitam akan muncul di dalam benda tersebut. Alasan terjadinya retakan adalah karena gas silikon oksida yang dihasilkan dalam proses reaksi sinter tidak mudah dikeluarkan, secara bertahap menumpuk, tekanan meningkat, dan efek pengangkatannya menyebabkan retakan pada benda tersebut. Di area “sandwich” hitam di dalam benda hasil sinter, terdapat sejumlah besar karbon yang tidak terlibat dalam reaksi.
Waktu posting: 10 Juli 2023