تأثير الكربون على تلبيد كربيد البورون

تم تحضير نوعين من مساحيق كربيد البورون ، S-1 و S-2 ، بتفاعل أكسيد البوريك مع أسود الكربون في المغنيسيوم (2B2O3 + 6Mg + C = B4C + 6MgO). تم تحضير مسحوق S-1 بالمعالجة الحرارية لمدة 10 دقائق عند 1500 درجة مئوية مباشرة بعد اكتمال التفاعل ، بينما تم تحضير S-2 بالمعالجة الحرارية عند 1650 درجة مئوية. بعد تنقية المساحيق ، تم تحليل التركيب الكيميائي للعينات. تم العثور على محتويات البورون في S-1 و S-2 لتكون 78.2 ± 0.5٪ و 76.2 ± 0.5٪ على التوالي. لوحظ وجود كمية ضئيلة من Al و Mg و Si و Fe و Mn و Cu ، ولكن تم تقدير الكميات الإجمالية لهذه الشوائب بأقل من 0.1٪ ، واعتبر الجزء المتبقي يتكون فقط من الكربون. لذلك تم اشتقاق كميات الكربون بنسبة 21.8 و 23.8٪ على التوالي. تمت إضافة بعض البورون والكربون إلى المسحوق المحضر ، وتعرضت مضغوطات المسحوق للتلبيد لمدة ساعة واحدة عند 2200 درجة أو 2250 درجة مئوية في الهيليوم النقي. وجد أنه يمكن الحصول على حبيبات كربيد البورون ذات الكثافة العالية (> 90٪ TD) باستخدام مساحيق تحتوي على C بنسبة 25 إلى 30٪ ، وهو ما يتوافق مع منطقة نقطة الانصهار لنظام B (أو B4C) -C. على وجه الخصوص ، تم الحصول على حبيبات كربيد البورون بنسبة 93.7٪ TD عن طريق تلبيد المسحوق الذي يحتوي على C بنسبة 27.7٪.
استنتج أن الكربون الزائد على حدود الحبوب في طور B4C + C من شأنه أن يمنع نمو الحبوب أثناء التلبيد. في نفس الوقت ، نظرًا لوجود الكربون على حدود الحبوب ، فإن نقطة الانصهار لواجهة الطور B4C-C عند حدود الحبوب ستنخفض إلى نقطة الانصهار ؛ وبالتالي ، تم تعزيز نقل المواد. نتيجة لهذا التأثير ، تم الحصول على حبيبات عالية الكثافة في منطقة محتوى الكربون بنسبة 25 إلى 30٪.