機械合金化輔助熱壓低溫制備高性能B4C-SiC復(fù)合陶瓷.pdf

1、分類號——UDC武潷理歹大穿學(xué)位論文密級——學(xué)校代碼!Q壘窆2題目墊拯金全坐筮墅墊匡垡墨劐查壺絲絲旦歪：墨i￡復(fù)金墮查英文PreparationofHighPerformanceB4C—SiCCompositeCeramicsthroughHotPressingAssistedbyMechanicalAlloyingunder題目LQ塑!童墼衛(wèi)曼￡魚地盟研究生姓名送!量豎教授指導(dǎo)教師撇稱鹽盤復(fù)僉塹墊查墾窒重!量塞墜窒郵編堂迦2Q申請學(xué)位

2、級別王鱟亟學(xué)科專業(yè)名稱撾盤堂論文提交日期20135論文答辯日期學(xué)位授予單位盎區(qū)堡三盤鱟學(xué)位授予日期答辯委員會主席評閱人2013年5月20135武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要碳化硼(B4c)作為一種重要的工程材料，具有高硬度、高熔點、高彈性模量、耐磨損、抗化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、核工業(yè)、機械工程等領(lǐng)域。然而，B4C燒結(jié)溫度過高，斷裂韌性低，這些嚴(yán)重的制約了B。c材料的進一步發(fā)展和應(yīng)用。為了解決B4c燒結(jié)溫度過高

3、，斷裂韌性低的弱點，本研究采用機械合金化(MA)輔助熱壓(HP)工藝低溫制備高性能B。C基復(fù)合材料。該方法基本思路為：①采用MA工藝制各高活性的B4CSiC超細(xì)復(fù)合粉體，通過活化粉體來降低復(fù)合材料的燒結(jié)溫度；②選取高硬度、高韌性、低密度的SiC作為添加相來增韌B。c材料，在提高其力學(xué)性能的同時不破壞其輕質(zhì)的特點。首先，以B4C、SiC粗粉為原料，采用MA制備高活性的B4C—SiC超細(xì)復(fù)合粉體。通過XRD、SEM、LPSA和瓜等測試技術(shù)研

4、究球料比、過程控制劑及球磨時問對復(fù)合粉體性能的影響，確定MA剃備B4C—SiC超細(xì)復(fù)合粉體的最佳工藝條件；研究機械合金化過程中粉體有序無序轉(zhuǎn)變過程。結(jié)果表明：球磨機轉(zhuǎn)速是250r／rain的條件下，球料比為30：l，過程控制劑為2％，球磨時間為120h時，可獲得晶格無序的B4CSiC超細(xì)復(fù)合粉體。然后，采用制備的B4C—SiC超細(xì)復(fù)合粉體為原料，通過熱壓燒結(jié)工藝制各B4C—SiC復(fù)合塊體材料。通過對燒結(jié)樣品致密度、維氏硬度、抗彎強度和斷

5、裂韌性等性能的測試，研究燒結(jié)溫度、保溫時間、SiC含量等參數(shù)對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：采用自制的晶格無序的B4C—SiC超細(xì)復(fù)粉體，在19500C保溫lh的熱壓條件下能制各出高性能的B4C—SiC復(fù)合陶瓷。SiC含量為20％時，燒結(jié)樣品獲得最大的硬度和抗彎強度，分別為255GPa和480MPa。SiC含量為50％時獲得最大的斷裂韌性值為46MPam2。通過SEM，研究B4C。SiC復(fù)合陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)。特別關(guān)注SiC含

6、量，晶粒大小，分布狀態(tài)和晶界形貌等顯微結(jié)構(gòu)特點；研究分析材料顯微結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之問的關(guān)系；重點研究B4C—SiC的斷裂方式和增韌機理。研究表明：B4C一50％SIC復(fù)合陶瓷的斷裂方式為穿晶斷裂，其增韌機理較為特殊，并不符合常見的裂紋偏轉(zhuǎn)和應(yīng)力誘導(dǎo)微裂紋機理。B。C50％SIC復(fù)合陶瓷韌性增加歸咎于兩種原因的共同作用：①B4C和SiC兩相界面之間具有很強的粘結(jié)力：②第二相SiC的斷裂韌性高于B4C。這種增韌機理類似于延性顆粒增韌機理。最后