Fabricating geometrically-complex B4C ceramic components by robocasting and pressureless spark plasma sintering

Abstract

Robocasting and pressureless spark plasma sintering are combined for the first time to fabricate geometrically-complex B4C components. It is shown that robocasting allows B4C green pieces to be printed with near-net shape from inks with suitable rheological properties, and that subsequent pressureless spark plasma sintering permits an ultrafast, energy-efficient, solid-state densification that yields B4C parts with adequate mechanical properties. Furthermore, the usefulness of cold-isostatic pressing to improve the densification of the pieces is evaluated, and the benefits of robocasting over conventional dry powder compaction are identified. Finally, the scalability for the production of large B4C pieces is discussed.

Por primera vez se combinan la fundición robotizada y el sinterizado por plasma de chispa sin presión para fabricar componentes B4C geométricamente complejos. fabricar componentes B4C geométricamente complejos. Se demuestra que el robocasting permite imprimir piezas verdes de B4C con forma casi de red a partir de tintas con propiedades reológicas adecuadas, y que la posterior sinterización por plasma de chispa sin presión permite una densificación en estado sólido ultrarrápida y energéticamente eficiente que produce piezas de B4C con propiedades mecánicas adecuadas. Además, se evalúa la utilidad del prensado isostático en frío para mejorar la densificación de las piezas, y se identifican las ventajas del robocasting frente a la compactación convencional con polvo seco. sobre la compactación convencional con polvo seco. Por último, se discute la escalabilidad para la producción de piezas B4C de gran tamaño.