El efecto del carbono en la sinterización del carburo de boro

Se prepararon dos tipos de polvos de carburo de boro, S-1 y S-2, mediante la reacción de óxido bórico con negro de humo en magnesio (2B2O3 + 6Mg + C = B4C + 6MgO). El polvo S-1 se preparó mediante tratamiento térmico durante 10 min a 1500 ° C inmediatamente después de que se completara la reacción, mientras que el S-2 se preparó mediante tratamiento térmico a 1650 ° C. Después de purificar los polvos, se analizó la composición química de las muestras. Se encontró que los contenidos de boro en S-1 y S-2 eran 78,2 ± 0,5% y 76,2 ± 0,5%, respectivamente. Se observó una pequeña cantidad de Al, Mg, Si, Fe, Mn y Cu, pero se estimó que las cantidades totales de estas impurezas eran inferiores al 0,1%, y se consideró que la porción residual estaba formada únicamente por carbono. Por lo tanto, las cantidades de carbono se obtuvieron como 21,8 y 23,8% en peso, respectivamente. Se agregaron algo de boro y carbono al polvo preparado, y los compactos de polvo se sometieron a sinterización durante 1 hora a 2200 ° C o 2250 ° C en helio puro. Se encontró que se podían obtener gránulos de carburo de boro con alta densidad (> 90% TD) utilizando polvos que contenían C en un 25 a 30% en%, que corresponde a la región del punto eutéctico del sistema B (o B4C) -C. En particular, se obtuvo una pastilla de carburo de boro con 93,7% de TD sinterizando el polvo, que contenía C en un 27,7% en peso.
Se concluyó que el exceso de carbono en los límites de los granos en la fase B4C + C inhibiría el crecimiento del grano durante la sinterización. Simultáneamente, debido a la presencia de carbono en los límites de los granos, el punto de fusión de la interfaz de la fase B4C-C en los límites de los granos disminuiría al punto eutéctico; por lo tanto, se mejoró el transporte de materiales. Como resultado de este efecto, se obtuvo una pastilla de alta densidad en la región del contenido de carbono en un 25 a 30% en peso.