Highly sliding-wear resistant B4C composites fabricated by spark-plasma sintering with Ti-Al additives

Abstract

The lubricated sliding-wear resistance of a fine-grained B4C composite fabricated by transient liquid-phase assisted spark-plasma sintering with Ti–Al additives at smooth conditions is critically compared to that of its reference monolithic B4C ceramic. It is shown that the former has an excellent sliding-wear resistance that exceeds that of the later by one order of magnitude (far less specific wear rate, worn volume, and wear damage), attributable to its greater hardness and densification. The wear mode is abrasion dominated by plastic deformation, plus localized microfracture in the monolithic ceramic. Implications for fabricating highly wear-resistant tribocomponents based on superhard ceramics are presented.

La resistencia al desgaste por deslizamiento lubricado de un compuesto de B4C de grano fino fabricado mediante sinterización por plasma de chispa asistida por fase líquida transitoria con aditivos de Ti-Al en condiciones suaves se compara críticamente con la de su cerámica monolítica de B4C de referencia. Se demuestra que el primero presenta una excelente resistencia al desgaste por deslizamiento que supera a la del segundo en un orden de magnitud (tasa de desgaste específico, volumen desgastado y daños por desgaste mucho menores), atribuible a su mayor dureza y densificación. El modo de desgaste es la abrasión dominada por la deformación plástica, además de la microfractura localizada en la cerámica monolítica. Se presentan las implicaciones para la fabricación de tribocomponentes altamente resistentes al desgaste basados en cerámicas superduras.