Giải pháp kỹ thuật để tăng cường độ dẻo dai và cải thiện mật độ của gốm boron carbide

Hiện nay, phương pháp chính để tăng cường độ dẻo dai của gốm bo cacbua là tối ưu hóa thành phần vật liệu, chẳng hạn như tăng độ dẻo dai của sợi/râu và độ dẻo dai của hạt pha thứ hai. Độ dẻo dai của hạt pha thứ hai đạt được bằng cách thêm các pha kim loại, boride kim loại chuyển tiếp, graphene, hạt nano, hợp chất đất hiếm, v.v. và thay đổi cấu trúc tinh thể bên trong của gốm, chẳng hạn như kiểm soát cấu trúc vi mô của gốm, giảm kích thước hạt của hạt, tăng mật độ của gốm và hình thành cấu trúc lớp của gốm.

Giải pháp đầu tiên là các kỹ thuật viên gia cường gốm sứ boron carbide bằng cách thêm sợi carbon. Hiệu ứng gia cường rõ rệt nhất khi thể tích sợi carbon đạt 10%. Độ bền gãy của vật liệu composite CF/B4C tăng 12%, đạt 4,29 MPa · m^1/2.

Giải pháp thứ hai là thêm râu silicon carbide vào gốm composite B4C Si, và thấy rằng độ dẻo dai của gốm boron carbide được tăng cường. Hiệu quả tốt nhất đạt được khi lượng bổ sung là 10% và độ dẻo dai gãy tăng 35%, đạt 5,77 MPa · m^1/2.

Lựa chọn thứ ba là sử dụng thuốc thử etanol khan, và sau khi xử lý khử oxy, kích thước hạt của tinh thể gốm B4C được giảm xuống. Sau khi khử oxy bột bo 15wt%, mẫu được ép nóng và thiêu kết ở 2100 ℃, và độ dẻo dai gãy của mẫu thu được tăng 13% so với trước khi khử oxy, đạt 3,93MPa · m^1/2.

Lựa chọn thứ tư là đưa Ti3SiC2 vào B4C để tạo ra vật liệu composite. Khi hàm lượng Ti3SiC2 tăng lên, độ dẻo dai của B4C cũng tăng lên. Khi hàm lượng i3SiC2 đạt 25-30%, độ dẻo dai của vật liệu composite đạt 6,54 MPa · m^1/2.

Thông qua bốn phương pháp trên, các nhà nghiên cứu và kỹ thuật viên đã cải thiện độ dẻo dai của gốm bo cacbua và chế tạo được gốm bo cacbua có mật độ sản phẩm là 2,52g/cm3 thông qua quy trình thiêu kết không áp suất.