بررسي مسير واكنشي تشكيل پوشش تدريجي SiC بر گرافيت با روش سمانتاسيون بسته‌اي و تأثير نوع مواد اوليه

با توجه به آن‌كه مواد كربني از جمله گرافيت به طور گسترده در ساختارهاي دماي بالا مورد استفاده قرار گرفته‌اند؛ اما مشكل اصلي آن‌ها، شروع اكسيداسيون از دماي حدود °C400 در محيط اكسيدي مي‌باشد، بهترين روش براي تقويت مقاومت به اكسيداسيون گرافيت، استفاده از كاربيد سيليسيم با ساختار تدريجي است كه به دليل پايداري حرارتي مناسب و تطابق فيزيكي، شيميايي و ضريب انبساط حرارتي مناسب با زيرلايه كربني كاربرد گسترده‌اي يافته است. در پژوهش حاضر به دليل مزايايي نظير هزينه كم‌تر، سهولت بكارگيري و قابليت صنعتي‌سازي، روش سمانتاسيون بسته‌اي در دماي °C1600 براي تشكيل پوشش SiC تدريجي بكار گرفته شد. آناليز پراش اشعه ايكس (XRD) و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان مي‌دهد كه پوشش حاصل به صورت تدريجي تشكيل يافته و شامل فاز αSiC و βSiC با تراكم مناسب مي‌باشد. مكانيزم تشكيل پوشش SiC بر گرافيت با آناليز ترموديناميكي و محاسبات تعادل شيميايي حاصل از نرم‌افزار HSC Chemistry 6.0 تشريح مي‌شود. مكانيزم مسير واكنشي نشان مي‌دهد، در مراحل ابتدايي واكنش، فازهاي گازي SiO و CO طي واكنش Al2O3 با Si و C تشكيل شده و دو واكنش‌ Si+CàSiC و SiO(g)+2CàSiC+CO(g) به عنوان واكنش‌هاي اصلي تشكيل پوشش معرفي مي‌شوند. نتايج نشان مي‌دهد كه تركيب مواد اوليه در روش سمانتاسيون بسته‌اي تأثير زيادي بر ساختار پوشش كاربيدسيليسيم ندارد و در نهايت نتايج تجربي، نتايج حاصل از شبيه‌سازي را تأييد مي‌كند. در واقع، پژوهش حاضر روشي را براي تحليل و شبيه‌سازي واكنش‌هاي سمانتاسيون بسته‌اي با نرم‌افزار ترموديناميكي HSC Chemistry  ارائه مي‌دهد و در نهايت نتايج حاصل از شبيه‌سازي با نتايج تجربي تأييد شد.