Методом СВС возможно получение композиционных материалов на основе карбида кремния по реакциям, протекающим в смесях оксида кремния, углерода и металлического алюминия.

При проведении СВС - синтеза в шихте указанного состава при высоких температурах возможно протекание следующих основных химических реакций:

3Si0₂ + 4Al + 3C à 3SiC + 2Al₂0₃

2Si0₂ + 6Al + 9/20₂ à 3А1₂0₃∙2Si0₂

3Si0₂ + 4Al à 3Si + 2A1₂0₃

3A1₂0₃∙2Si0₂ + C à 3A1₂0₃ + SiC + CO

Количественная степень протекания каждой из них определяется содержанием в шихте исходных компонентов, а также размером частиц и может быть определена только экспериментально.

Прохождение волны СВС-синтеза в данной системе представлено на рис. 1.

Прохождение волны СВС-синтеза в системе Al‑SiO₂‑C

а) б) в)

а – начало СВС-процесса, б – распространения волны синтеза, в – остывание образцов

Рис. 1

Пресспорошок получали путем смешения алюминиевой пудры, кремнезема и сажи в ступке до получения однородной массы. Опытные образцы изготавливались методом полусухого прессования из порошка влажностью 8-10% с применением в качестве связки раствора поливинилового спирта. Давление прессования составляло 20-40 МПа. Отпрессованные образцы высушивались в сушильном шкафу при температуре 1000С до полного удаления влаги.

Для инициирования процесса СВС-синтеза образцы подвергались нагреву в печи до температуры 800-900⁰С. При этом установлено, что для инициирования процесса необходим быстрый подъем температуры, это достигалось помещением опытных образцов в уже разогретую до вышеприведенной температуры печь. После прогрева образцов наблюдалось прохождение фронта синтеза, при этом образец раскалялся до ярко белого цвета.

Водопоглощение полученных образцов составляет от 30 до 65% в зависимости от состава, кажущаяся плотность 900-1300 кг/м³ , пористость истинная 55-60%, ТКЛР в интервале температур 20-1000 ⁰С составляет (3,5-7,0)∙10^-6 К^-1.

По данным рентгенофазового анализа основными фазами образующимися в системе Al-SiO₂-C при прохождении СВС-синтеза являются: корунд (α-Al₂O₃) и карбид кремния (SiC), также присутствуют сопутствующие фазы свободного кремния и кристобалита.

При отсутствии в системе углерода основными фазами становятся корунд (α-Al₂O₃) и свободный кремний, также идентифицируется фаза кристобалита, образующегося из непрореагировавшего кремнезема.