نقش پايه گرافيتي بر تشكيل ساختار گراديان تركيبي C/SiC طي فرايند سمانتاسيون توده‌اي

The role of graphite substrate on the formation of C/SiC gradient structure during pack cementation process

گرافیت به طور گسترده در ساختارهای دمای بالا مورد استفاده قرار گرفته‌است با این حال، گرافیت از دمای حدود 400 درجه سانتیگراد، به آسانی با اكسیژن واكنش می‌دهد. كاربید سیلیسیم (SiC) با تغییر تدریجی تركیب در مقیاس میكروسكوپی به عنوان بهترین ماده برای جلوگیری از اكسیداسیون گرافیت شناخته شده است. در این پروژه پوشش SiC بر پنج نوع گرافیت مختلف به روش سمانتاسیون توده‌ای اعمال گردید و رابطه بین ریزساختار و خواص پایه گرافیتی و ساختار پوشش SiC با یافته‌های آزمایشگاهی و محاسبات تئوری بررسی شد. آنالیز پراش اشعه ایكس (XRD) و میكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM) نشان می‌دهد كه در روش سمانتاسیون توده‌ای، پوشش كاربید سیلیسیم با تراكم مناسب با تركیب Si، C و β-SiC ایجاد می‌شود. نوع گرافیت و خواص آنها نقش مهمی در ریزساختار پوشش تدریجی ایفا می‌كند، به طوری كه پوشش تدریجی SiC تنها بر گرافیت با چگالی بالا، گرافیته شده خوب، تخلخل مناسب و با توزیع اندازه حفرات در محدوده 710-600 نانومتر تشكیل می‌شود.

The graphite has been generally used as a high-temperature structural material. However, graphite can easily react with oxygen even at temperatures as low as 400 °C. The graded silicon carbide (SiC) characterized by compositional gradation over microscopic distances, is considered to be the most promising coating material in order to prevent the oxidation of graphite. In this paper, SiC coating has been created on five kinds of graphite substrates using a pack cementation method. The relationship between the microstructure and property of graphite substrates and SiC coating was investigated experimentally and theoretically. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analysis demonstrate that the coating obtained by the pack cementation is a dense structure comprising Si, C and β-SiC. It was found that the kind of graphite has marked effect on the microstructure of SiC coating. SiC gradient coating is expected to form on the surface of graphite with high density, good graphitized, appropriate porosity and the pore radius mainly over the range of 600–710 nm.