بررسی مسیر واکنشی تشکیل پوشش تدریجی SiC بر گرافیت با روش سمانتاسیون بسته ای و تاثیر نوع مواد اولیه

با توجه به آن که مواد کربنی از جمله گرافیت به طور گسترده در ساختارهای دمای بالا مورد استفاده قرار گرفته اند؛ اما مشکل اصلی آن ها، شروع اکسیداسیون از دمای حدود °C400 در محیط اکسیدی می باشد، بهترین روش برای تقویت مقاومت به اکسیداسیون گرافیت، استفاده از کاربید سیلیسیم با ساختار تدریجی است که به دلیل پایداری حرارتی مناسب و تطابق فیزیکی، شیمیایی و ضریب انبساط حرارتی مناسب با زیرلایه کربنی کاربرد گسترده ای یافته است. در پژوهش حاضر به دلیل مزایایی نظیر هزینه کم تر، سهولت بکارگیری و قابلیت صنعتی سازی، روش سمانتاسیون بسته ای در دمای °C1600 برای تشکیل پوشش SiC تدریجی بکار گرفته شد. آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان می دهد که پوشش حاصل به صورت تدریجی تشکیل یافته و شامل فاز α-SiC و β-SiC با تراکم مناسب می باشد. مکانیزم تشکیل پوشش SiC بر گرافیت با آنالیز ترمودینامیکی و محاسبات تعادل شیمیایی حاصل از نرم افزار HSC Chemistry 6.0 تشریح می شود. مکانیزم مسیر واکنشی نشان می دهد، در مراحل ابتدایی واکنش، فازهای گازی SiO و CO طی واکنش Al2O3 با Si و C تشکیل شده و دو واکنش Si+CàSiC و SiO(g)+2CàSiC+CO(g) به عنوان واکنش های اصلی تشکیل پوشش معرفی می شوند. نتایج نشان می دهد که ترکیب مواد اولیه در روش سمانتاسیون بسته ای تاثیر زیادی بر ساختار پوشش کاربیدسیلیسیم ندارد و در نهایت نتایج تجربی، نتایج حاصل از شبیه سازی را تایید می کند. در واقع، پژوهش حاضر روشی را برای تحلیل و شبیه سازی واکنش های سمانتاسیون بسته ای با نرم افزار ترمودینامیکی HSC Chemistry ارائه می دهد و در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی تایید شد.