反應燒結制備B4C基復合材料.pdf

1、本文以硅、鋁為熔滲劑，通過反應燒結工藝，對B4C和B4C/C的預制件進行溶滲反應燒結，在相對較低溫度下成功得到了碳化硼基復合材料。采用冷等靜壓（CIP）對壓坯（預制件）進行復壓，提高了壓坯的密度和強度，反應燒結所得復合材料的性能也得到進一步提高。通過光學顯微鏡、XRD、SEM等測試分析方法，研究不同制備工藝下復合材料的組織結構的變化，采取三點彎曲、顯微壓痕等試驗方法測試了其機械性能，探討了材料微觀組織和性能之間的相關性。本文得到的結論如

2、下：
　?。?）鋼模壓制下獲得的多孔預制體，其相對密度與壓制壓力近似成線性關系，調(diào)節(jié)碳化硼粗粉和細粉的比例可以提高預制體的相對密度，在粒度為F500的碳化硼質量分數(shù)為25％、粒度為 F100的碳化硼質量分數(shù)為75%時，預制體相對密度最大。當成型壓力達到120MPa時，這種粉末級配所得預制體的密度達到最大值1.90g/cm3；繼續(xù)增大壓力預制體會出現(xiàn)開裂、分層。
　　（2）冷等靜壓可以在一定程度上提升預制件的均勻性，預制體的密

3、度和強度伴隨壓力的增長而增大，當壓力增大到150MPa后，坯體的強度和密度趨于恒定，密度值為1.96g/cm3，強度值為2.0MPa。保壓時間對預制體的強度和密度影響相對較小，隨保壓時間延長，預制體的強度和密度有增加趨勢。密度最大值與最小值相差約0.02g/cm3；強度差別不大。升壓速度對截面尺寸小的預制體密度和強度的影響沒有呈現(xiàn)出規(guī)律性，預制件密度相差很小。
　?。?）經(jīng)冷等靜壓壓制過得預制件，碳黑含量為7%，碳化硼體含量為70

4、%時，燒結獲得的B4C/SiC/Si復合材料力學性能最高，其硬度為2684 kg/cm2，抗彎強度為241MP；提高碳化硼體積分數(shù)，減少殘余硅含量，提高β-SiC尤其是板條狀β-SiC的生成量對提升防彈面板抗彈丸擊打能力是有效的。
　?。?）對于B4C/Al復合材料，1300℃下制備的復合材料機械性能最好，彎曲強度為270MPa，斷裂韌性3.2MPa·m1/2。復合材料由B4C、Al、Al3BC、AlB2、Al4C3物相組成；隨著