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提升反应硅碳棒力学性能的主要措施
    反应硅碳棒的力学性能主要受游离硅粒径、分布和含量影响。游离硅粒径较大或在基体中分布不均匀时,材料在外力作用下易发生应力集中,导致其力学性能较差,而游离硅含量较高时,材料易发生脆性断裂,因此其力学性能随游离硅含量增加而降低。通过优化材料制备工艺或引人补强增韧相,可有效改善游离硅粒径、分布和含量,提升反应硅碳棒的力学性能。优化材料制备工艺通过优化生坯制备工艺、材料烧结工艺和热处理工艺,可有效促进硅碳棒的烧结致密化,降低游离硅含量并提升反应硅碳棒的力学性能。生坯制备工艺生坯制备工艺对反应硅碳棒致密度的影响至关重要,主要包括原料配比、硅碳棒粒径、成型工艺等。在原料配比方面,增加碳含量,可提高生坯碳密度,从而促进反应硅碳棒的烧结致密化,降低游离硅含量。但添加过量碳时,碳原料难以分散均匀,材料烧成后易出现“夹生”或“黑心”现象,且材料在烧成过程中产生的CO和Si0气体可能无法及时排出,导致内部压力升高而使坯体炸裂90硅碳棒原料的形状和粒度、碳颗粒的活性和大小是影响碳密度的重要因素。研究认为选择低反应活性和高反应活性的复合碳源可提升碳密度。当选择炭黑等高活性碳源时,高温下硅化反应速率较快,新生成硅碳棒极易堵塞毛细管通道,导致熔融硅难以渗人材料内部,使材料残碳量较高。而选择低活性和高活性复合碳源时,低活性碳源的硅化反应速率较慢,可以有效减缓毛细管通道的堵塞,使硅化反应更完全。
    降低硅碳棒原料粒径可以有效降低游离硅含量或减小游离硅粒径,提升材料的力学性能。研究发现:当游离硅粒径由1. 4m降至0.1m时,材料的室温抗折强度由580 MPa提高至1 070MPa。研究发现,当硅碳棒原料粒径由20m减小至 3.5,m后,材料的常温抗折强度由371 MPa提升至457 MPa,常温断裂韧性由3. 57MPa·mvzm增加至3. 9 MPa·mvzm。但选择小粒径硅碳棒粉体为原料将增加制备成本,因此在工业生产中需综合考虑性能和成本等因素。www.sdzygw.com
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