탄화붕소의 소결에 대한 탄소의 영향

두 종류의 탄화붕소 분말, S-1 및 S-2는 마그네슘(2B2O3+6Mg+C=B4C+6MgO)에서 산화붕소와 카본블랙의 반응에 의해 제조되었다. 분말 S-1은 반응 종료 직후 1500℃에서 10분간 열처리하여 제조하였고, S-2는 1650℃에서 열처리하여 제조하였다. 분말을 정제한 후 시료의 화학적 조성을 분석하였다. S-1과 S-2의 붕소 함량은 각각 78.2±0.5at%와 76.2±0.5at%로 나타났다. 미량의 Al, Mg, Si, Fe, Mn, Cu가 관찰되었으나 이들 불순물의 총량은 0.1% 미만으로 추정되며, 나머지 부분은 탄소로만 이루어진 것으로 간주하였다. 따라서 탄소의 양은 각각 21.8과 23.8at%로 도출되었다. 준비된 분말에 약간의 붕소와 탄소를 더 첨가하고, 분말 압축은 순수한 헬륨에서 2200°C 또는 2250°C에서 1시간 동안 소결되었습니다. 고밀도(>90%TD)의 탄화붕소 펠릿은 B(또는 B4C)-C 시스템의 공융점 영역에 해당하는 C를 25~30at% 포함하는 분말을 사용하여 얻을 수 있음을 발견했습니다. 특히, C가 27.7at% 함유된 분말을 소결하여 TD 93.7%의 탄화붕소 펠릿을 얻었다.
B4C+C 상의 결정립계 상의 과도한 탄소는 소결 동안 결정립 성장을 억제할 것이라고 결론지었다. 동시에 결정립계에 탄소가 존재하기 때문에 결정립계에서 B4C-C 상의 계면 융점은 공융점으로 감소합니다. 따라서 재료 수송이 향상되었습니다. 이러한 효과의 결과, 탄소함유량 영역에서 25~30at%의 고밀도 펠릿을 얻을 수 있었다.