O efeito do carbono na sinterização do carboneto de boro

Dois tipos de pós de carboneto de boro, S-1 e S-2, foram preparados pela reação de óxido bórico com negro de carbono em magnésio (2B2O3 + 6Mg + C = B4C + 6MgO). O pó S-1 foi preparado por tratamento térmico durante 10 min a 1500 ° C imediatamente após a reacção ter sido completada, enquanto S-2 foi preparado por tratamento térmico a 1650 ° C. Após a purificação dos pós, a composição química das amostras foi analisada. Os teores de boro em S-1 e S-2 foram 78,2 ± 0,5at% e 76,2 ± 0,5at%, respectivamente. Uma quantidade vestigial de Al, Mg, Si, Fe, Mn e Cu foi observada, mas as quantidades totais dessas impurezas foram estimadas em menos de 0,1%, e a porção residual foi considerada como consistindo unicamente de carbono. Portanto, as quantidades de carbono foram derivadas de 21,8 e 23,8at%, respectivamente. Um pouco de boro e carbono foram ainda adicionados ao pó preparado, e os compactos em pó foram submetidos a sinterização por 1h a 2200 ° ou 2250 ° C em hélio puro. Verificou-se que pellet de carboneto de boro com alta densidade (> 90% TD) poderia ser obtido usando pós que continham C de 25 a 30at%, o que corresponde à região do ponto eutético do sistema B (ou B4C) -C. Em particular, pellet de carboneto de boro com 93,7% de TD foi obtido por sinterização do pó, que continha C em 27,7%.
Concluiu-se que o excesso de carbono nos contornos dos grãos na fase B4C + C inibiria o crescimento dos grãos durante a sinterização. Simultaneamente, devido à presença de carbono nos contornos dos grãos, o ponto de fusão da interface da fase B4C-C nos contornos dos grãos diminuiria para o ponto eutético; assim, o transporte de materiais foi aprimorado. Como resultado deste efeito, um pellet de alta densidade foi obtido na região de conteúdo de carbono de 25 a 30at%.