SiO2,C及SiC之间的反应自由能见表1。
SiO2,C及SiC之间的反应自由能
碳和硅的反应随温度的变化见图2。
碳和硅的反应随温度的变化
石墨基体材料的热处理温度(反映其石墨化程度),热膨胀系数,气孔率和孔径大小及分布对渗硅过程有很大的影响。为取得硅化石墨较好的性能,石墨基体材料的热膨胀系数应尽量与SiC接近,最好采用各向同性石墨,开口气孔率应为12%~15%,孔径越小反应越均匀。上述几种方法可根据需要结合进行,如先以CVR法处理,然后再用CVD法处理,这样得到的硅化石墨不透气、不含游离硅。硅化石墨兼有炭和碳化硅的特点,其典型性能见表2。
硅化石墨的典型性能
硅化石墨的硬度实为SiC的硬度,它仅次于金刚石、氮化硼、碳化硼,比碳化钨、三氧化二铝等的硬度高。
SiC是共价键结合的化合物,化学性能稳定,除强氧化性气体及熔融碱,几乎不受其他酸碱的侵蚀。
SiC在高温下和氧反应生成致密的Si岛玻璃相,阻止了氧和SiC接触,防止碳化硅继续氧化,因此,SiC可长期使用于1000℃以上。
硅化石墨加热到1200℃保持10s,投入室温的水中,反复多次,完好如初,既不破裂,也不剥落。