Vsebnost ogljika v posameznih zlomih sintranega vzorca je različna, pri čemer je vsebnost ogljika v tem območju A-2,5 mas.%, kar tvori gost material skoraj brez por, ki je sestavljen iz enakomerno porazdeljenih delcev silicijevega karbida in prostega silicija. Z naraščanjem dodatka ogljika se vsebnost reakcijsko sintranega silicijevega karbida postopoma povečuje, velikost delcev silicijevega karbida se povečuje in silicijev karbid je med seboj povezan v okostje. Vendar pa lahko prekomerna vsebnost ogljika zlahka povzroči nastanek preostalega ogljika v sintranem telesu. Ko se količina saj še poveča na 3a, je sintranje vzorca nepopolno in v notranjosti se pojavijo črne "vmesne plasti".
Ko ogljik reagira s staljenim silicijem, je njegova stopnja volumskega širjenja 234 %, zaradi česar je mikrostruktura reakcijsko sintranega silicijevega karbida tesno povezana z vsebnostjo ogljika v gredici. Ko je vsebnost ogljika v gredici majhna, silicijev karbid, ki nastane pri reakciji silicij-ogljik, ne zapolni por okoli ogljikovega prahu, kar povzroči veliko količino prostega silicija v vzorcu. Z naraščajočo vsebnostjo ogljika v gredici lahko reakcijsko sintran silicijev karbid v celoti zapolni pore okoli ogljikovega prahu in poveže prvotni silicijev karbid skupaj. V tem času se vsebnost prostega silicija v vzorcu zmanjša, gostota sintranega telesa pa se poveča. Ko pa je v gredici več ogljika, sekundarni silicijev karbid, ki nastane pri reakciji med ogljikom in silicijem, hitro obda toner, zaradi česar staljeni silicij težko pride v stik s tonerjem, kar povzroči preostali ogljik v sintranem telesu.
Glede na rezultate XRD je fazna sestava reakcijsko sintranega silicija α-SiC, β-SiC in prosti silicij.
Med procesom reakcijskega sintranja pri visokih temperaturah se atomi ogljika na površini SiC, β-SiC, s pomočjo staljenega silicija, ki se α-sekundarno tvori, selijo v začetno stanje. Ker je silicij-ogljikova reakcija tipična eksotermna reakcija z veliko količino reakcijske toplote, hitro ohlajanje po kratkem obdobju spontane visokotemperaturne reakcije poveča nasičenost ogljika, raztopljenega v tekočem siliciju, tako da se delci β-SiC oborijo v obliki ogljika, s čimer se izboljšajo mehanske lastnosti materiala. Zato je sekundarno prečiščevanje zrn β-SiC koristno za izboljšanje upogibne trdnosti. V kompozitnem sistemu Si-SiC se vsebnost prostega silicija v materialu zmanjšuje z naraščanjem vsebnosti ogljika v surovini.
Zaključek:
(1) Viskoznost pripravljene reaktivne sintralne brozge se povečuje z naraščanjem količine saj; pH vrednost je alkalna in se postopoma povečuje.
(2) Z naraščanjem vsebnosti ogljika v telesu se gostota in upogibna trdnost reakcijsko sintrane keramike, pripravljene s stiskanjem, najprej povečata, nato pa zmanjšata. Ko je količina saj 2,5-krat večja od začetne količine, sta tritočkovna upogibna trdnost in gostota surovega obdelovanca po reakcijskem sintranju zelo visoki, in sicer 227,5 MPa oziroma 3,093 g/cm3.
(3) Pri sintranju telesa s preveč ogljika se v njem pojavijo razpoke in črna "sendvič" območja. Razlog za razpoke je, da se plin silicijevega oksida, ki nastane med reakcijskim sintranjem, težko sprosti, postopoma se kopiči, tlak narašča in njegov učinek dviga povzroči razpoke v obdelovancu. V črnem "sendvič" območju znotraj sintra je velika količina ogljika, ki ni vključen v reakcijo.
Čas objave: 10. julij 2023