Soluzione tecnica per migliorare la tenacità e la densità della ceramica al carburo di boro
Attualmente, il metodo principale per migliorare la tenacità delle ceramiche al carburo di boro è ottimizzare la composizione del materiale, ad esempio aumentando la tenacità delle fibre/baffi e la tenacità delle particelle di seconda fase. La tenacità delle particelle di seconda fase si ottiene aggiungendo fasi metalliche, boruri di metalli di transizione, grafene, nanoparticelle, composti di terre rare, ecc. e modificando la struttura cristallina interna delle ceramiche, ad esempio controllando la microstruttura delle ceramiche, riducendo la dimensione delle particelle dei grani, aumentando la densità delle ceramiche e formando una struttura a strati di ceramiche.
La prima soluzione è che i tecnici temprino la ceramica al carburo di boro aggiungendo fibre di carbonio. L'effetto di tempra è più significativo quando il volume delle fibre di carbonio raggiunge il 10%. La tenacità alla frattura del materiale composito CF/B4C aumenta del 12%, raggiungendo 4,29 MPa · m1/2.
La seconda soluzione consiste nell'aggiungere whiskers di carburo di silicio alle ceramiche composite B4C Si, e si è scoperto che la tenacità delle ceramiche di carburo di boro è stata migliorata. L'effetto migliore è stato ottenuto quando la quantità aggiunta era del 10%, e la tenacità alla frattura è stata aumentata del 35%, raggiungendo 5,77 MPa · m1/2.
La terza opzione è quella di utilizzare il reagente etanolo anidro e, dopo il trattamento di deossigenazione, la dimensione delle particelle dei cristalli ceramici B4C viene ridotta. Dopo la deossigenazione del 15% in peso di polvere di boro, il campione viene pressato a caldo e sinterizzato a 2100 ℃ e la tenacità alla frattura del campione ottenuto aumenta del 13% rispetto a prima della deossigenazione, raggiungendo 3,93 MPa · m1/2.
La quarta opzione è quella di introdurre Ti3SiC2 in B4C per realizzare materiali compositi. Man mano che il contenuto di Ti3SiC2 aumenta, aumenta anche la tenacità di B4C. Quando il contenuto di i3SiC2 raggiunge il 25-30%, la tenacità del materiale composito raggiunge 6,54 MPa · m1/2.
Grazie ai quattro metodi sopra descritti, ricercatori e tecnici hanno migliorato la tenacità della ceramica al carburo di boro e hanno preparato ceramiche al carburo di boro con una densità di prodotto pari a 2,52 g/cm3 mediante un processo di sinterizzazione senza pressione.