La céramique en carbure de silicium aura-t-elle plus de pores et de densité?
2023-07-03
1.3 L'effet de la teneur en noir en carbone sur la densité en vrac et la porosité apparente de la Chine
La figure 3 montre la densité en vrac et la porosité apparente de la Chine avec différents ajouts en noir en carbone. On peut voir sur la figure 3 que la densité en vrac du corps vert 2 # est la plus grande, qui est une bride en céramique 1,47 g · cm-3; La porosité apparente du corps vert est plus petite, ce qui est de 32,4%. Cependant, la porosité apparente ne doit pas être trop petite, sinon il ne sera pas facile d'infiltrer le silicium.
2. Composition de phase
La figure 4 est le modèle XRD du corps vert 2 # et l'échantillon après avoir été tiré à 1720 ℃. On peut voir à partir de la figure que le corps vert 2 # contient du graphite et du β-SIC, et l'échantillon de tir contient du Si, du β-SIC et de l'α-SIC. En effet, une partie du β-SIC dans l'échantillon a été convertie en moule en céramique α-SIC après un tir à haute température. On peut également voir à partir de la figure qu'il y a plus de composants SI et moins de composants C dans les échantillons après un tir de réaction à haute température. La raison en est que le corps vert est intégré avec de la poudre contenant du Si et infiltré avec du silicium à haute température. Pendant le frittage de réaction, Si réagit avec C pour former SIC et remplir les pores.
3. Microstructure
3.1 Morphologies de fracture de différents échantillons
La figure 5 montre les morphologies de fracture de différents échantillons. D'après la figure 5, on peut observer qu'il existe du carbure de silicium fin, du graphite et des pores; Parmi eux, les échantillons 1 #, 4 # et 5 # ont relativement plus de flocons avec de grands diamètres, de nombreux pores et une distribution inégale, c'est-à-dire que la distribution de la taille des particules n'est pas uniforme. Uniforme, cela peut être dû au mélange inégal pendant la préparation de la suspension, entraînant une dispersion et une instabilité inégales du système, puis la Chine obtenue a une densité plus petite et une plus grande porosité. La morphologie microscopique montre que la quantité d'addition optimale de noir de carbone est de 5,94% (W), c'est-à-dire l'échantillon 2 #.
3.2 Morphologie de fracture de 2 # échantillon après brûlure
La figure 6 montre la morphologie de la fracture de l'échantillon 2 # après avoir été licencié à 1720 ℃. On peut voir que: les particules de carbure de silicium sont étroitement distribuées et relativement uniformes, et il n'y a essentiellement pas de pores; Les particules de carbure de silicium montrent une tendance croissante, qui est due à la croissance des grains provoquée par la partie céramique à haute température. La figure montre également que certaines particules de carbure de silicium plus petites sont réparties entre les particules de carbure de silicium d'origine, qui est le SiC nouvellement généré par frittage de réaction. Dans le même temps, il y a aussi un Si résiduel, qui est laissé par la solidification des vides dans le corps vert après frittage et le refroidissement de la vapeur de Si. Cela valide davantage les résultats des mesures XRD. La présence de SI résiduel peut remplir les pores d'origine et réduire la concentration de stress. Cependant, en raison du faible point de fusion de Si, il affectera les performances à haute température du produit. Après le tir, la densité en vrac du produit est de 3,02 g · cm-3, et la résistance à la flexion atteint 580 MPa, ce qui est plus du double de la résistance du carbure de silicium fritté de réaction ordinaire.
en conclusion
(1) Le temps d'agitation optimal pour la suspension utilisée dans la préparation de la céramique en carbure de silicium en poudre à filet est de 4 h. Après avoir ajouté du graphite, la viscosité de la suspension diminue, la densité en vrac du corps vert augmente, et la porosité apparente diminue, ce qui augmente la densité de la céramique en carbure de silicium en poudre à file complète.
(2) Lors de la préparation de la céramique en carbure de silicium en poudre à filet complet, la quantité optimale d'addition optimale de carbone est de 5,94% (W).
(3) Après le tir, les particules de carbure de silicium sont étroitement distribuées et relativement uniformes, et il n'y a essentiellement pas de pores; Les particules de carbure de silicium montrent une tendance croissante, la densité du produit tiré est de 3,02 g · cm-3 et la résistance à la flexion est de 580 MPa. Les céramiques en carbure de silicium ont une grande amélioration de la résistance et de la densité mécaniques.
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