Conținutul de carbon al fiecărei fracturi a probei sinterizate este diferit, cu un conținut de carbon de A-2,5% în greutate în acest interval, formând un material dens, aproape fără pori, compus din particule de carbură de siliciu distribuite uniform și siliciu liber. Odată cu creșterea adaosului de carbon, conținutul de carbură de siliciu sinterizată prin reacție crește treptat, dimensiunea particulelor de carbură de siliciu crește, iar carbura de siliciu este conectată între ele într-o formă de schelet. Cu toate acestea, un conținut excesiv de carbon poate duce cu ușurință la carbon rezidual în corpul sinterizat. Când negrul de fum crește în continuare la 3a, sinterizarea probei este incompletă și în interior apar „straturi intermediare” negre.
Când carbonul reacționează cu siliciul topit, rata sa de expansiune volumică este de 234%, ceea ce face ca microstructura carburii de siliciu sinterizate prin reacție să fie strâns legată de conținutul de carbon din țaglă. Când conținutul de carbon din țaglă este mic, carbura de siliciu generată prin reacția siliciu-carbon nu este suficientă pentru a umple porii din jurul pulberii de carbon, rezultând o cantitate mare de siliciu liber în probă. Odată cu creșterea conținutului de carbon din țaglă, carbura de siliciu sinterizată prin reacție poate umple complet porii din jurul pulberii de carbon și poate conecta carbura de siliciu originală. În acest moment, conținutul de siliciu liber din probă scade, iar densitatea corpului sinterizat crește. Cu toate acestea, atunci când există mai mult carbon în țaglă, carbura de siliciu secundară generată prin reacția dintre carbon și siliciu înconjoară rapid tonerul, îngreunând contactul siliciului topit cu tonerul, rezultând carbon rezidual în corpul sinterizat.
Conform rezultatelor XRD, compoziția fazelor de siliciu sinterizat prin reacție este α-SiC, β-SiC și siliciu liber.
În procesul de sinterizare prin reacție la temperatură înaltă, atomii de carbon migrează la starea inițială β-SiC pe suprafața SiC prin formarea secundară α a siliciului topit. Deoarece reacția siliciu-carbon este o reacție exotermă tipică, cu o cantitate mare de căldură de reacție, răcirea rapidă după o perioadă scurtă de reacție spontană la temperatură înaltă crește susaturarea carbonului dizolvat în siliciul lichid, astfel încât particulele de β-SiC precipită sub formă de carbon, îmbunătățind astfel proprietățile mecanice ale materialului. Prin urmare, rafinarea secundară a granulelor β-SiC este benefică pentru îmbunătățirea rezistenței la încovoiere. În sistemul compozit Si-SiC, conținutul de siliciu liber din material scade odată cu creșterea conținutului de carbon din materia primă.
Concluzie:
(1) Vâscozitatea suspensiei reactive de sinterizare preparate crește odată cu creșterea cantității de negru de fum; Valoarea pH-ului este alcalină și crește treptat.
(2) Odată cu creșterea conținutului de carbon din corp, densitatea și rezistența la încovoiere a ceramicii sinterizate prin reacție, preparate prin metoda de presare, au crescut mai întâi, apoi au scăzut. Când cantitatea de negru de fum este de 2,5 ori mai mare decât cantitatea inițială, rezistența la încovoiere în trei puncte și densitatea volumetrică a țaglei verzi după sinterizarea prin reacție sunt foarte mari, fiind de 227,5 mpa și respectiv 3,093 g/cm3.
(3) Când se sinterizează un corp cu prea mult carbon, în corpul acestuia vor apărea fisuri și zone negre de tip „sandwich”. Motivul fisurării este că gazul de oxid de siliciu generat în procesul de sinterizare prin reacție nu se evacuează ușor, se acumulează treptat, presiunea crește, iar efectul său de ridicare duce la fisurarea țaglei. În zona neagră de tip „sandwich” din interiorul sinterizării, există o cantitate mare de carbon care nu este implicat în reacție.
Data publicării: 10 iulie 2023