B4C-SiC(TiB2)-Al復合材料的制備和性能研究.pdf

1、碳化硼因其密度低(2.5g/cm3)、硬度高（僅次于金剛石和立方氮化硼）和良好的中子吸收能力等優(yōu)點而備受關(guān)注。但是單一碳化硼陶瓷材料有兩個明顯弱點:(1)碳化硼陶瓷的斷裂韌度很低（Kic＜2.2MPa·m1/2）;(2)原子間以牢固的共價鍵連接，共價鍵含量高達93.9％，很難燒結(jié)致密。為了改善碳化硼陶瓷材料的性能，研究者對碳化硼-其他陶瓷、碳化硼-金屬、碳化硼-纖維等陶瓷復合材料開展了大量研究。其中B4C/Al復合材料由于輕質(zhì)、高致密度

2、等優(yōu)點備受研究人員關(guān)注。
　　 本文通過在碳化硼中摻雜不同配比的陶瓷顆粒（SiC或TiO2），并調(diào)整造粒成型、無壓燒結(jié)工藝，制備出具有適當孔隙率和高抗壓強度的陶瓷骨架;然后，通過調(diào)整復合陶瓷骨架和鋁液之間的無壓浸滲工藝，獲得輕質(zhì)、高抗壓強度和低缺陷的金屬陶瓷復合材料。論文中研究了不同配比的B4C-SiC(TiB2)/Al復合材料的制備過程，并討論了制備工藝參數(shù)對復合材料的組織和主要力學性能的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，在Si

3、C質(zhì)量分數(shù)占原始陶瓷物料5％～15％之間的B4C-SiC預燒體的燒結(jié)溫度大幅度降低，獲得的B4C-SiC預燒體陶瓷顆粒間結(jié)合力強、抗壓強度高，尤以SiC質(zhì)量分數(shù)占原始陶瓷物料10％的預燒體的抗壓強度最高;且該預燒體經(jīng)過鋁液浸滲后所得到的B4C-SiC/Al復合材料的硬度值、抗彎強度和抗壓強度最高，具有輕質(zhì)、高致密度的特點，斷裂韌度、抗彎強度相較于B4C/Al也有所提高。在對復合材料進行斷口分析時發(fā)現(xiàn)，斷口上有明顯的撕裂痕、韌窩存在，也有

4、顆粒剝落留下的凹坑，部分地方的斷口成冰糖狀。
　　 通過原始陶瓷物料中B4C顆粒與TiO2顆粒發(fā)生原位反應，生成附著于B4C顆粒表面的TiB2并形成含B33.82C6的富B區(qū)域，在降低復合陶瓷燒結(jié)溫度的同時提高預燒體的抗壓強度。隨著原始陶瓷物料中TiO2加入量的增加，B4C-TiB2/Al復合材料的綜合力學性能也得到提高，尤以TiO2質(zhì)量分數(shù)占原始陶瓷物料30％的預燒體抗壓強度最高，該預燒體經(jīng)過鋁液浸滲后所得到的B4C-TiB2