¿La cerámica de carburo de silicio tendrá más poros y densidad?
2023-07-03
1.3 El efecto del contenido de negro de carbono en la densidad aparente y la aparente porosidad de China
La Figura 3 muestra la densidad aparente y la porosidad aparente de la China con diferentes adiciones de negro de carbono. Se puede ver en la Fig. 3 que la densidad aparente del cuerpo verde de la muestra 2# es el más grande, que es la brida de cerámica 1.47 g · cm-3; La aparente porosidad del cuerpo verde es más pequeña, que es del 32.4%. Sin embargo, la porosidad aparente no debe ser demasiado pequeña, de lo contrario no será fácil infiltrarse en silicio.
2. Composición de fase
La Figura 4 es el patrón XRD del cuerpo verde de muestra 2# y la muestra después de ser disparada a 1720 ℃. Se puede ver en la figura que el cuerpo verde de la muestra 2# contiene grafito y β-SIC, y la muestra disparada contiene Si, β-SIC y α-SIC. Esto se debe a que parte de la β-SIC en la muestra se convirtió en moho cerámico α-SIC después de la activación de alta temperatura. También se puede ver en la figura que hay más componentes de Si y menos componentes C en las muestras después de la activación de reacción de siliconización de alta temperatura. La razón es que el cuerpo verde está incrustado con polvo que contiene SI y se infiltra con silicio a alta temperatura. Durante la sinterización de reacción, SI reacciona con C para formar SIC y llenar los poros.
3. Microestructura
3.1 Morfologías de fractura de diferentes muestras
La Figura 5 muestra las morfologías de fractura de diferentes muestras. De la Figura 5, se puede observar que hay carburo de silicio fino, grafito y poros; Entre ellas, las muestras 1, 4#y 5#tienen relativamente más copos con grandes diámetros, muchos poros y distribución desigual, es decir, la distribución del tamaño de partícula no es uniforme. Uniforme, puede deberse a la mezcla desigual durante la preparación de la lechada, lo que resulta en una dispersión desigual e inestabilidad del sistema, y luego la China obtenida tiene una densidad menor y una mayor porosidad. La morfología microscópica muestra que la cantidad de adición óptima de negro de carbono es 5.94% (W), es decir, la muestra 2#.
3.2 Morfología de fractura de 2# muestra después de quemarse
La Figura 6 muestra la morfología de la fractura de la muestra 2# después de ser disparada a 1720 ℃. Se puede ver que: las partículas de carburo de silicio están muy distribuidas y relativamente uniformes, y básicamente no hay poros; Las partículas de carburo de silicio muestran una tendencia creciente, que se debe al crecimiento del grano causado por parte de cerámica por alta temperatura. La figura también muestra que algunas partículas de carburo de silicio más pequeñas se distribuyen entre las partículas de carburo de silicio marco original, que es la SiC recién generada por sinterización de reacción. Al mismo tiempo, también hay algunos Si residuales, que queda por la solidificación de los vacíos en el cuerpo verde después de la sinterización y el enfriamiento del vapor de Si. Esto valida aún más los resultados de las mediciones XRD. La presencia de Si residual puede llenar los poros originales y reducir la concentración de estrés. Sin embargo, debido al bajo punto de fusión de SI, afectará el alto rendimiento de la temperatura del producto. Después de disparar, la densidad masiva del producto es de 3.02 g · cm-3, y la resistencia a la flexión alcanza 580 MPa, que es más del doble de la resistencia del carburo de silicio sinterizado de reacción ordinaria.
En conclusión
(1) El tiempo de agitación óptimo para la suspensión utilizada en la preparación de cerámica de carburo de silicio de polvo completo es de 4 h. Después de agregar grafito, la viscosidad de la lechada disminuye, la densidad aparente del cuerpo verde aumenta y la porosidad aparente disminuye, lo que aumenta la densidad de la cerámica de carburo de silicio en polvo completo.
(2) Al preparar cerámica de carburo de silicio en polvo de fino completo, la cantidad de adición óptima del chip de cerámica de negro de carbono es del 5,94% (W).
(3) Después de disparar, las partículas de carburo de silicio están muy distribuidas y relativamente uniformes, y básicamente no hay poros; Las partículas de carburo de silicio muestran una tendencia creciente, la densidad del producto disparado es de 3.02 g · cm-3, y la resistencia a la flexión es de 580 MPa. La cerámica de carburo de silicio tiene una gran mejora en la resistencia y la densidad mecánica.
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