Preparation of B4C-Al2O3 Composite Powder by Self-propagation High-temperature Synthesis(SHS) Process under High Pressure

Composite powder of$B_4C-A1_2O_3$was prepared from a mixed powder of$B_2O_3/A1/C$by SHS under argon pressure instead of using a chemical furnace. A mixture of$B_2O_3,$Al and C powder (equivalent amounts to the reaction,$2B_2O_3+4A1+C=B_4C+2A1_2O_3)$was ball milled for 2 h. The mixed powder was placed in a SHS reactor and filled with 10 atm of argon gas and ignited. The inner and outer products were the same by XRD analysis. It was consisted of a composite powder of$B_4C-A1_2O_3$without $AlB_{12}/C_2$which was always produced using a chemical furnace. The composite powder was about$60~100{mu}m$size which was composed of crystalline particles of about 0.3~l${mu}m$size. But when 15 atm of argon was employed, partial sintering took place to give rise hard composite powder of$15~25{mu}m$$B_4C$with $0.1~0.2{mu}m$$A1_2O_3.$

고압 자전 고온반응 합성법에 의한 B4C-Al2O3복합분말 제조

정량의 B$_2$O$_3$/A1/C의 혼합분말을 화학노 대신 고압의 알곤 분위기를 사용하여 SHS 공정으로 B$_4$C-A1$_2$O$_3$ 복합분말을 제조하였다. 2B$_2$O$_3$+4A1+C=B$_4$C-2A1$_2$O$_3$의 반응식에 해당하는 B$_2$O$_3$(-100 메쉬), Al(-200 메쉬), C(-200 메쉬)의 분말을 2시간 건식 볼밀로 혼합한 후, 고온 고압의 SHS 반응기에 넣고 약 10기압의 알곤 분위기에서 점화하여 SHS을 일으켰다. 반응 생성물은 XRD 분석으로 안과 겉이 균일하게 반응이 일어났으며 반응 생성물로 화학노 사용시 동반되는 부산물 AlB$_{12}$C$_2$가 없는 B$_4$C-A1$_2$O$_3$ 복합 분말을 얻었다. 이 복합 분말은 SEM으로 보면 약 0.3~l $mu extrm{m}$ 크기의 결정이 모인 약 60~100$\mu\textrm{m}$ 크기이었다. 그러나 약 15기압을 사용하였을 때는 부분 소결이 일어나 15~25$\mu\textrm{m}$ B$_4$C 분말에 0.1~0.2$\mu\textrm{m}$의 알루미나가 분산되어 있는 고강도의 복합 분말이 생성되었다.