Solución técnica para mejorar la tenacidad y la densidad de las cerámicas de carburo de boro
Actualmente, el principal método para mejorar la tenacidad de la cerámica de carburo de boro consiste en optimizar la composición del material, por ejemplo, incrementando el endurecimiento de fibras y filamentos y el endurecimiento de partículas de segunda fase. Este endurecimiento se logra añadiendo fases metálicas, boruros de metales de transición, grafeno, nanopartículas, compuestos de tierras raras, etc., y modificando la estructura cristalina interna de la cerámica, como el control de su microestructura, la reducción del tamaño de partícula, el aumento de su densidad y la formación de una estructura en capas.
La primera solución consiste en que los técnicos endurezcan la cerámica de carburo de boro añadiendo fibras de carbono. El efecto de endurecimiento es más significativo cuando el volumen de fibras de carbono alcanza el 10 %. La tenacidad a la fractura del material compuesto CF/B4C aumenta un 12 %, alcanzando los 4,29 MPa·m.1/2.
La segunda solución consiste en añadir filamentos de carburo de silicio a la cerámica compuesta de Si B4C. Se ha observado que la tenacidad de la cerámica de carburo de boro mejora. El mejor resultado se obtuvo con una cantidad añadida del 10 %, lo que aumenta la tenacidad a la fractura en un 35 %, alcanzando 5,77 MPa·m.1/2.
La tercera opción consiste en utilizar un reactivo de etanol anhidro. Tras el tratamiento de desoxigenación, se reduce el tamaño de partícula de los cristales cerámicos de B4C. Tras la desoxigenación de un 15 % en peso de polvo de boro, la muestra se prensa en caliente y se sinteriza a 2100 °C. La tenacidad a la fractura de la muestra obtenida aumenta un 13 % en comparación con la obtenida antes de la desoxigenación, alcanzando los 3,93 MPa·m.1/2.
La cuarta opción consiste en introducir Ti₃SiC₂ en B₃C para fabricar materiales compuestos. A medida que aumenta el contenido de Ti₃SiC₂, también aumenta la tenacidad del B₃C. Cuando el contenido de i₃SiC₂ alcanza el 25-30 %, la tenacidad del material compuesto alcanza los 6,54 MPa·m.1/2.
A través de los cuatro métodos anteriores, los investigadores y técnicos han mejorado la tenacidad de la cerámica de carburo de boro y han preparado cerámica de carburo de boro con una densidad de producto de 2,52 g/cm3 a través de un proceso de sinterización sin presión.