Tecnología de sinterización por densificación de cerámica de carburo de boro

La influencia de las propiedades del polvo y los aditivos en la densificación por sinterización de los materiales: el tamaño de partícula del polvo de carburo de boro original, la distribución granulométrica, la forma de las partículas de polvo, la pureza, etc., tienen un gran impacto en la estructura y las propiedades de la cerámica de carburo de boro. La reducción de la energía superficial es la fuerza motriz de la sinterización cerámica. Cuanto menor es el tamaño de partícula del polvo, mayor es el área superficial específica y mayor es la fuerza motriz de la sinterización, mientras que cuanto más fino es el polvo, más defectos estructurales se producen en el proceso de preparación, lo que genera una alta actividad de sinterización que puede promover la sinterización y la densificación. El B4C puro se sinteriza generalmente mediante sinterización en fase sólida, que tiene una alta temperatura de sinterización y un rango de temperatura de sinterización estrecho. Se ha descubierto que la activación de los límites de grano y la difusión en masa pueden mejorarse añadiendo aditivos de sinterización para aumentar la densidad de defectos puntuales o dislocaciones.
Sinterización en caliente a presión del B4C: La sinterización sin presión del B4C puede utilizarse para fabricar productos con formas complejas, pero tiende a provocar un crecimiento excesivo de los granos y una porosidad de entre el 3 % y el 7 % en volumen, por lo que la resistencia y la tenacidad del material son bajas.
Sinterización por presión isostática en caliente (HIP) del B4C: El uso de la sinterización por presión isostática en caliente (HIP) de la cerámica de carburo de boro permite la densificación sin aditivos, así como la obtención de microestructuras de grano fino y una alta resistencia a la flexión. El uso exitoso de una envoltura especial de vidrio de óxido de boro llena de polvo de B4C puro submicrónico, a más de 1700 ℃ y una presión de 200 MPa durante 60 minutos, dio como resultado una densidad relativa de la cerámica de carburo de boro 100%, una resistencia a la flexión en tres puntos de 714 MPa y un índice de Weber de 8,3. En el caso de una envoltura metálica, la descomposición del B4C y la formación de boruros metálicos y grafito harán que la envoltura se vuelva frágil. Además, el gas de óxido de boro puede liberarse de la envoltura y de la muestra al mismo tiempo, rompiendo así la envoltura. Por lo tanto, es común realizar una sinterización sin presión para obtener B4C sin poros de gas abiertos, seguida de un prensado isostático en caliente para eliminar los poros de gas cerrados restantes y lograr una densificación completa, con temperaturas de prensado isostático en caliente en el rango de 1950-2050 °C.