熔融渗透工艺制备SiC-TiSi₂复相陶瓷的反应机理

周怡然¹，刘虎^1,2，杨金华¹，姜卓钰¹，吕晓旭¹，焦健¹

1. 中国航发北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室2. 中国航发北京航空材料研究院先进腐蚀与防护航空科技重点实验室

摘 要：熔融Si渗透过程伴随着复杂的化学反应及多组分扩散,对该过程进行研究有助于更好地理解熔渗反应机理。本工作采用熔融渗透工艺制备SiC-TiSi₂复相陶瓷,在生成SiC基体的同时原位生成TiSi₂。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）和微区X射线衍射（micro-beam XRD）分别对熔融硅区域、Si/SiC界面以及SiC基体的微观结构和相组成进行表征和分析,研究了熔渗工艺制备SiC-TiSi₂的反应机理。结果表明:高温下液Si渗入C-TiC预制体,发生化学反应生成SiC、TiSi₂以及少量副产物Ti₅Si₃,其中Ti₅Si₃主要集中于Si/SiC界面处。随着反应进行,液Si与TiSi₂形成液态Ti-Si共晶。该液态共晶通过流动扩散在Si区域中析出TiSi₂。而预制体中的少量固态C在液Si中溶解、扩散,并在Si区域生成均匀分布的孤立SiC颗粒。

关键词：复相陶瓷;反应机理;TiSi₂;熔渗工艺;