Il contenuto di carbonio di ciascuna frattura del campione sinterizzato è diverso, con un contenuto di carbonio di A-2,5% in peso in questo intervallo, formando un materiale denso con quasi nessun poro, che è composto da particelle di carburo di silicio distribuite uniformemente e silicio libero. Con l'aumento dell'aggiunta di carbonio, il contenuto di carburo di silicio sinterizzato per reazione aumenta gradualmente, la dimensione delle particelle di carburo di silicio aumenta e il carburo di silicio è collegato tra loro a formare uno scheletro. Tuttavia, un contenuto eccessivo di carbonio può facilmente portare a carbonio residuo nel corpo sinterizzato. Quando il nerofumo viene ulteriormente aumentato a 3a, la sinterizzazione del campione è incompleta e compaiono "interstrati" neri all'interno.
Quando il carbonio reagisce con il silicio fuso, il suo tasso di espansione volumetrica è del 234%, il che rende la microstruttura del carburo di silicio sinterizzato per reazione strettamente correlata al contenuto di carbonio nel lingotto. Quando il contenuto di carbonio nel lingotto è basso, il carburo di silicio generato dalla reazione silicio-carbonio non è sufficiente a riempire i pori attorno alla polvere di carbonio, con conseguente presenza di una grande quantità di silicio libero nel campione. Con l'aumento del contenuto di carbonio nel lingotto, il carburo di silicio sinterizzato per reazione può riempire completamente i pori attorno alla polvere di carbonio e collegare tra loro i carburi di silicio originali. In questo caso, il contenuto di silicio libero nel campione diminuisce e la densità del corpo sinterizzato aumenta. Tuttavia, quando c'è più carbonio nel lingotto, il carburo di silicio secondario generato dalla reazione tra carbonio e silicio circonda rapidamente il toner, rendendo difficile il contatto del silicio fuso con il toner, con conseguente presenza di carbonio residuo nel corpo sinterizzato.
Secondo i risultati della diffrazione a raggi X (XRD), la composizione di fase del SiC sinterizzato per reazione è costituita da α-SiC, β-SiC e silicio libero.
Nel processo di sinterizzazione reattiva ad alta temperatura, gli atomi di carbonio migrano allo stato iniziale β-SiC sulla superficie del SiC attraverso la formazione secondaria di silicio fuso α. Poiché la reazione silicio-carbonio è una tipica reazione esotermica con una grande quantità di calore di reazione, il rapido raffreddamento dopo un breve periodo di reazione spontanea ad alta temperatura aumenta la saturazione del carbonio disciolto nel silicio liquido, in modo che le particelle di β-SiC precipitino sotto forma di carbonio, migliorando così le proprietà meccaniche del materiale. Pertanto, l'affinamento secondario dei grani di β-SiC è vantaggioso per il miglioramento della resistenza alla flessione. Nel sistema composito Si-SiC, il contenuto di silicio libero nel materiale diminuisce con l'aumento del contenuto di carbonio nella materia prima.
Conclusione:
(1) La viscosità della sospensione di sinterizzazione reattiva preparata aumenta con l'aumento della quantità di nerofumo; il valore del pH è alcalino e aumenta gradualmente.
(2) Con l'aumento del contenuto di carbonio nel corpo, la densità e la resistenza alla flessione delle ceramiche sinterizzate per reazione preparate con il metodo di pressatura sono prima aumentate e poi diminuite. Quando la quantità di nerofumo è 2,5 volte la quantità iniziale, la resistenza alla flessione a tre punti e la densità apparente del billetta verde dopo la sinterizzazione per reazione sono molto elevate, pari rispettivamente a 227,5 mpa e 3,093 g/cm³.
(3) Quando il corpo con troppo carbonio viene sinterizzato, nel corpo del corpo appariranno crepe e zone nere a "sandwich". La ragione della fessurazione è che il gas di ossido di silicio generato nel processo di sinterizzazione reattiva non si scarica facilmente, si accumula gradualmente, la pressione aumenta e il suo effetto di spinta porta alla fessurazione del lingotto. Nella zona nera a "sandwich" all'interno del sinterizzato, c'è una grande quantità di carbonio che non è coinvolto nella reazione.
Data di pubblicazione: 10 luglio 2023