ნახშირბადის შემცველობის გავლენა რეაქციაში შეწოვილი სილიციუმის კარბიდის მიკროსტრუქტურაზე

თითოეული სინთეზირებული ნიმუშის ნატეხის ნახშირბადის შემცველობა განსხვავებულია, ამ დიაპაზონში ნახშირბადის შემცველობა A-2.5 წონითი %-ია, რაც წარმოქმნის მკვრივ მასალას თითქმის ფორების გარეშე, რომელიც შედგება ერთგვაროვნად განაწილებული სილიციუმის კარბიდის ნაწილაკებისა და თავისუფალი სილიციუმისგან. ნახშირბადის დამატების ზრდასთან ერთად, რეაქციულად სინთეზირებული სილიციუმის კარბიდის შემცველობა თანდათან იზრდება, სილიციუმის კარბიდის ნაწილაკების ზომა იზრდება და სილიციუმის კარბიდი ერთმანეთთან ჩონჩხის ფორმით არის დაკავშირებული. თუმცა, ნახშირბადის ჭარბმა შემცველობამ შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს ნახშირბადის ნარჩენი წარმოქმნა სინთეზირებულ სხეულში. როდესაც ნახშირბადის შავი რაოდენობა კიდევ უფრო იზრდება 3a-მდე, ნიმუშის სინთეზირება არასრულია და შიგნით შავი „შუალედური ფენები“ ჩნდება.

როდესაც ნახშირბადი რეაგირებს გამდნარ სილიციუმთან, მისი მოცულობითი გაფართოების სიჩქარეა 234%, რაც რეაქციაში შეწოვილი სილიციუმის კარბიდის მიკროსტრუქტურას მჭიდრო კავშირში აყენებს ნახშირბადის შემცველობასთან ნახშირბადში. როდესაც ნახშირბადის შემცველობა ნახშირბადში მცირეა, სილიციუმ-ნახშირბადის რეაქციით წარმოქმნილი სილიციუმის კარბიდი არ არის საკმარისი ნახშირბადის ფხვნილის გარშემო ფორების შესავსებად, რაც იწვევს ნიმუშში თავისუფალი სილიციუმის დიდი რაოდენობით წარმოქმნას. ნახშირბადის შემცველობის ზრდასთან ერთად, რეაქციაში შეწოვილი სილიციუმის კარბიდი სრულად ავსებს ნახშირბადის ფხვნილის გარშემო ფორებს და აკავშირებს ორიგინალ სილიციუმის კარბიდს ერთმანეთთან. ამ დროს, ნიმუშში თავისუფალი სილიციუმის შემცველობა მცირდება და შეწოვილი სხეულის სიმკვრივე იზრდება. თუმცა, როდესაც ნახშირბადში მეტი ნახშირბადია, ნახშირბადსა და სილიციუმს შორის რეაქციით წარმოქმნილი მეორადი სილიციუმის კარბიდი სწრაფად აკრავს ტონერს, რაც ართულებს გამდნარ სილიციუმთან კონტაქტს ტონერთან, რაც იწვევს შეწოვილ სხეულში ნარჩენი ნახშირბადის წარმოქმნას.

რენტგენის დიფრაქციის შედეგების მიხედვით, რეაქციით სინთეზირებული Sic-ის ფაზური შემადგენლობაა α-SiC, β-SiC და თავისუფალი სილიციუმი.

მაღალტემპერატურული რეაქციის სინთეზირების პროცესში, ნახშირბადის ატომები SiC ზედაპირზე β-SiC საწყის მდგომარეობაში გადადიან გამდნარი სილიციუმის α-მეორადი წარმოქმნით. რადგან სილიციუმ-ნახშირბადის რეაქცია ტიპიური ეგზოთერმული რეაქციაა რეაქციის დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით, სპონტანური მაღალტემპერატურული რეაქციის მოკლე პერიოდის შემდეგ სწრაფი გაგრილება ზრდის თხევად სილიციუმში გახსნილი ნახშირბადის გაჯერებას, ისე, რომ β-SiC ნაწილაკები ნახშირბადის სახით ილექება, რითაც აუმჯობესებს მასალის მექანიკურ თვისებებს. ამიტომ, მეორადი β-SiC მარცვლების დახვეწა სასარგებლოა მოხრის სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად. Si-SiC კომპოზიტურ სისტემაში, მასალაში თავისუფალი სილიციუმის შემცველობა მცირდება ნედლეულში ნახშირბადის შემცველობის ზრდასთან ერთად.

დასკვნა:

(1) მომზადებული რეაქტიული შედუღების სუსპენზიის სიბლანტე იზრდება ნახშირბადის შავი ფერის რაოდენობის ზრდასთან ერთად; pH-ის მნიშვნელობა ტუტეა და თანდათან იზრდება.

(2) ნახშირბადის შემცველობის ზრდასთან ერთად, დაპრესილი მეთოდით მომზადებული რეაქციულად შედუღებული კერამიკის სიმკვრივე და მოხრის სიმტკიცე თავდაპირველად იზრდებოდა, შემდეგ კი მცირდებოდა. როდესაც ნახშირბადის შავი რაოდენობა საწყის რაოდენობაზე 2.5-ჯერ მეტია, რეაქტიული შედუღების შემდეგ მწვანე ნაჭრის სამწერტილიანი მოხრის სიმტკიცე და მოცულობითი სიმკვრივე ძალიან მაღალია, რაც შესაბამისად 227.5 მპა და 3.093 გ/სმ3-ია.

(3) როდესაც ძალიან ბევრი ნახშირბადის შემცველი კორპუსი იწვება, კორპუსში წარმოიქმნება ბზარები და შავი „სენდვიჩის“ უბნები. ბზარების გაჩენის მიზეზი ის არის, რომ რეაქტიული სინთეზირების პროცესში წარმოქმნილი სილიციუმის ოქსიდის გაზი ადვილად არ გამოიყოფა, თანდათან გროვდება, წნევა იზრდება და მისი ამწევი ეფექტი იწვევს ნატეხის ბზარებს. სინთეზატორის შიგნით შავ „სენდვიჩის“ არეალში დიდი რაოდენობით ნახშირბადია, რომელიც რეაქციაში არ მონაწილეობს.