Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 42

                                     (3),

          (4).

Аl₂О_З и Аl₄С₃ выделяются на поверхности волокна или частицы, a Si растворяется в матрице, и при достижении в расплаве концентрации Si, близкой к равновесной (4,8%ат), реакция (1) становится термодинамически невозможной и идет в обратном направлении:

                                         (5).

Структура в этом случае представляет собой крупные алюминиевые зерна, окруженные кристаллами кремния, на межфазных границах кристаллы Аl₄С_З. Аl₄С₃ и Si обнаруживаются изначально, что говорит об их предположительном образовании на стадии изготовления КМ.

Во время тепловой обработки композита при Т=700-900°С объемная доля Si и Аl₄С_З быстро растет в первые 2-З часа, а затем практически не меняется до 22 часов выдержки, а количество SiC снижается. При повышении температуры картина не меняется. Введение кремния выше 7% вызывает инкубационный период образования фазы Аl₄С_З; при увеличении содержания кремния более 12% взаимодействие полностью подавляется.

Таким образом, для снижения взаимодействия рекомендуется вводить кремний до 7%, а температуру изготовления КМ держать не выше 750°С.

Изменение состава продуктов взаимодействия с увеличением времени тепловой обработки представлены на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Зависимость относительной интенсивности рентгеновских линий Si, SiC, Аl₄С_З при фазовом анализе границы раздела КМ сплав Аl – SiC от времени отжига t, чac при Т=900°С

При наличии в SiC примесей взаимодействие становится более сложным. Так волокна «Никалон» содержат SiC 24%, свободного С 42%, SiO₂ 12%, оксикарбида SiO_xC_y 22%, поэтому на поверхности волокон выявлены: кристаллы свободного кремния, Аl₄С₃, β - кубический и α – гексагональный С, α - ромбоэдрический Аl₂О₃.