ผลกระทบของคาร์บอนต่อการเผาผนึกของโบรอนคาร์ไบด์

ผงโบรอนคาร์ไบด์สองชนิดคือ S-1 และ S-2 ถูกเตรียมโดยปฏิกิริยาของบอริกออกไซด์กับคาร์บอนแบล็คในแมกนีเซียม (2B2O3+6Mg+C=B4C+6MgO) ผง S-1 ถูกเตรียมโดยการให้ความร้อนเป็นเวลา 10 นาที ที่ 15000°C ทันทีหลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น ในขณะที่ S-2 ถูกเตรียมโดยการให้ความร้อนที่ 1650 °C หลังจากทำให้ผงบริสุทธิ์แล้ว วิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่าง ปริมาณโบรอนใน S-1 และ S-2 พบว่าเป็น 78.2±0.5at% และ 76.2±0.5at% ตามลำดับ มีการสังเกตปริมาณของ Al, Mg, Si, Fe, Mn และ Cu แต่ปริมาณรวมของสิ่งเจือปนเหล่านี้ประมาณว่าน้อยกว่า 0.1% และส่วนที่เหลือถือเป็นคาร์บอนเพียงอย่างเดียว ดังนั้นปริมาณคาร์บอนจึงได้มาจาก 21.8 และ 23.8at% ตามลำดับ โบรอนและคาร์บอนบางส่วนถูกเติมลงในผงที่เตรียมไว้ และผงอัดแน่นอยู่ภายใต้การเผาผนึกเป็นเวลา 1 ชั่วโมงที่ 2200 องศาเซลเซียสหรือ 2250 องศาเซลเซียสในฮีเลียมบริสุทธิ์ พบว่าเม็ดโบรอนคาร์ไบด์ที่มีความหนาแน่นสูง (>90%TD) สามารถรับได้โดยใช้ผงที่มี C อยู่ที่ 25 ถึง 30at% ซึ่งสอดคล้องกับบริเวณจุดยูเทคติกของระบบ B (หรือ B4C)-C โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เม็ดโบรอนคาร์ไบด์ที่มี 93.7% TD ได้มาจากการเผาผงซึ่งมี C อยู่ 27.7at%
สรุปได้ว่าคาร์บอนส่วนเกินบนขอบเกรนในระยะ B4C+C จะยับยั้งการเจริญเติบโตของเกรนในระหว่างการเผาผนึก ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการมีอยู่ของคาร์บอนบนขอบเกรน จุดหลอมเหลวของส่วนต่อประสานของเฟส B4C-C ที่ขอบเขตเกรนจะลดลงจนถึงจุดยูเทคติก ด้วยเหตุนี้การขนส่งวัสดุจึงได้รับการปรับปรุง จากผลกระทบนี้ ได้เม็ดความหนาแน่นสูงในบริเวณที่มีปริมาณคาร์บอน 25 ถึง 30at%