5 % Исследования пористой структуры графита для силицирования (насыщения) расплавленным кремнием

Пористую структуру графита исследуют путём ртутной порометрии основанной на известном свойстве ртути – ртуть не смачивает твёрдые углеродистые тела и поры заполняет только при определённом гидростатическом давлении. При этом каждому значению давления соответствует конкретный диаметр пор. Анализ удельной (кажущейся) плотности, механической прочности, закрытой и открытой пористости промышленного графита для силицирования показал, что его свойства и пористая структура неравномерны.  

Графит для силицирования обладает высокой плотностью и микротрещеноватостью. Результатом ртутной порометрии являются ртутные порограммы образцов графита, подтверждающие неравномерность его пористой структуры. Средний диаметр пор образцов графита колеблется от 3 до 21 микрона. Во всех графитовых образцах находится большое количество пор менее 1 микрона, что затрудняет проникновение в них расплавленного кремния. Пять образцов графита из девяти исследованных обладают невысоким содержанием крупных пор более 100 микрон, а в четырёх образцах количество пор, превышающих 100 микрон, значительно выше.

Как показали исследования, наличие крупных пор в графите снижает эффективность пропитки и как следствие – ухудшает свойства силицированных графитов. Определение физико-химических свойств графита, пропитанного расплавленным кремнием, показало, что несмотря на неравномерность его пористости и свойств, удельная (кажущаяся) плотность силицированного графита довольно высокая и составляет 2,24-2,27 г/см³, что вполне соответствует норме.

Неравномерная пористость графита является причиной снижения содержания карбида кремния. Лишь в пяти из девяти образцов силицированного графита достигнуто содержание карбида кремния на минимальном уровне требований – 22,23 %, а в четырёх образцах содержание карбида кремния ниже допустимого значения и составляет 20 %. Полученные результаты исследований показывают, что графит для силицирования нуждается в снижении плотности и уменьшения количества пор менее 1 микрона и более 100 микрон.