Solução técnica para aumentar a resistência e melhorar a densidade de cerâmicas de carboneto de boro.

Atualmente, o principal método para aumentar a tenacidade de cerâmicas de carbeto de boro é otimizar a composição do material, por exemplo, aumentando o reforço por fibras/cristais e o reforço por partículas de segunda fase. O reforço por partículas de segunda fase é obtido pela adição de fases metálicas, boridos de metais de transição, grafeno, nanopartículas, compostos de terras raras, etc., e pela alteração da estrutura cristalina interna da cerâmica, como o controle da microestrutura, a redução do tamanho dos grãos, o aumento da densidade e a formação de uma estrutura em camadas.

A primeira solução consiste em os técnicos reforçarem a cerâmica de carboneto de boro adicionando fibras de carbono. O efeito de reforço é mais significativo quando o volume de fibras de carbono atinge 10%. A tenacidade à fratura do material compósito CF/B4C aumenta em 12%, atingindo 4,29 MPa · m^1/2.

A segunda solução consiste em adicionar fibras de carbeto de silício à cerâmica compósita de B4C Si, e constatou-se que a tenacidade da cerâmica de carbeto de boro foi aprimorada. O melhor efeito foi obtido com uma adição de 10%, aumentando a tenacidade à fratura em 35%, atingindo 5,77 MPa·m.^1/2.

A terceira opção é utilizar etanol anidro como reagente e, após o tratamento de desoxigenação, reduzir o tamanho das partículas dos cristais cerâmicos de B4C. Após a desoxigenação de 15% em peso de pó de boro, a amostra é prensada a quente e sinterizada a 2100 °C, e a tenacidade à fratura da amostra obtida aumenta em 13% em comparação com o valor antes da desoxigenação, atingindo 3,93 MPa·m.^1/2.

A quarta opção é introduzir Ti3SiC2 no B4C para produzir materiais compósitos. À medida que o teor de Ti3SiC2 aumenta, a tenacidade do B4C também aumenta. Quando o teor de Ti3SiC2 atinge 25-30%, a tenacidade do material compósito atinge 6,54 MPa · m^1/2.

Por meio dos quatro métodos acima, pesquisadores e técnicos melhoraram a tenacidade das cerâmicas de carbeto de boro e prepararam cerâmicas de carbeto de boro com uma densidade de produto de 2,52 g/cm³ através de um processo de sinterização sem pressão.