Solução técnica para aumentar a tenacidade e melhorar a densidade de cerâmicas de carboneto de boro
Atualmente, o principal método para aumentar a tenacidade da cerâmica de carboneto de boro é otimizar a composição do material, como aumentar a tenacidade da fibra/bigode e a tenacidade da partícula de segunda fase. A tenacidade da partícula de segunda fase é obtida adicionando fases metálicas, boretos de metais de transição, grafeno, nanopartículas, compostos de terras raras, etc., e alterando a estrutura cristalina interna da cerâmica, como controlar a microestrutura da cerâmica, reduzir o tamanho das partículas dos grãos, aumentar a densidade da cerâmica e formar uma estrutura em camadas da cerâmica.
A primeira solução é que os técnicos endureçam cerâmicas de carboneto de boro adicionando fibras de carbono. O efeito de endurecimento é mais significativo quando o volume de fibras de carbono atinge 10%. A tenacidade à fratura do material composto CF/B4C é aumentada em 12%, atingindo 4,29 MPa · m1/2.
A segunda solução é adicionar whiskers de carboneto de silício à cerâmica composta de B4C Si, e foi descoberto que a tenacidade da cerâmica de carboneto de boro foi aumentada. O melhor efeito foi alcançado quando a quantidade de adição foi de 10%, e a tenacidade à fratura foi aumentada em 35%, atingindo 5,77 MPa · m1/2.
A terceira opção é usar reagente de etanol anidro e, após o tratamento de desoxigenação, o tamanho de partícula dos cristais cerâmicos B4C é reduzido. Após a desoxigenação de pó de boro a 15% em peso, a amostra é prensada a quente e sinterizada a 2100 ℃, e a tenacidade à fratura da amostra obtida é aumentada em 13% em comparação com antes da desoxigenação, atingindo 3,93 MPa · m1/2.
A quarta opção é introduzir Ti3SiC2 em B4C para fazer materiais compósitos. Conforme o conteúdo de Ti3SiC2 aumenta, a tenacidade de B4C também aumenta. Quando o conteúdo de i3SiC2 atinge 25-30%, a tenacidade do material compósito atinge 6,54 MPa · m1/2.
Por meio dos quatro métodos acima, pesquisadores e técnicos melhoraram a tenacidade da cerâmica de carboneto de boro e prepararam cerâmica de carboneto de boro com uma densidade de produto de 2,52 g/cm3 por meio do processo de sinterização sem pressão.