無壓浸滲工藝制備B4C-Al復(fù)合材料及組織性能研究.pdf

1、碳化硼因其超高硬度、低密度、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和中子吸收性能而成為重要的特種陶瓷材料。B4C/Al復(fù)合材料結(jié)合了碳化硼的高硬度和鋁的塑韌性，同時(shí)仍舊保持了材料的低密度，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌的特點(diǎn)，能夠解決單一碳化硼陶瓷的脆性問題。本文以2024鋁合金為浸滲金屬，利用無壓浸滲工藝制備了B4C/Al復(fù)合材料，采用添加原位合成TiB2、CeB6顆粒改善B4C/Al復(fù)合材料的組織性能，并對(duì)B4C/Al復(fù)合材料進(jìn)行熱處理。利用硬度、彎曲強(qiáng)度、斷裂韌

2、性測(cè)試表征了B4C/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能，采用光學(xué)金相、X射線衍射、掃描電鏡、電子探針等手段研究了B4C/Al復(fù)合材料組織與力學(xué)性能的關(guān)系。結(jié)果表明:
　　(1)采用無壓燒結(jié)工藝制備的B4C多孔預(yù)制體具有三維連通骨架結(jié)構(gòu)，氣孔率達(dá)到40％以上。金屬氧化物(TiO2、CeO2)和B4C發(fā)生如下原位反應(yīng):2TiO2+B4C+3C→2TiB2+4CO個(gè);2CeO2+3B4C+C→2CeB6+4CO個(gè)。
　　(2)采用無壓浸滲工藝

3、制備的B4C/Al復(fù)合材料，其硬度、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性分別為57.25HRA，400.8MPa，6.09 MPa·m1/2。
　　(3) TiB2，CeB6能顯著提高復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性。B4C-TiB2/Al、B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到431MPa和444MPa，斷裂韌性達(dá)到8.28 MPa·m1/2和7.47 MPa·m1/2，其硬度分別為52和50HRA。
　　(4) B4C/Al、B4C

4、-TiB2/Al、B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的主要相為α(Al)、B4C、Al3BC和AlB2。熱處理改善B4C/Al、B4C-TiB2/Al、B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的顯微組織，使B4C和α(Al)含量減少，Al3BC及AlB2陶瓷相含量增加，B4C相細(xì)小圓潤(rùn)。
　　(5)經(jīng)700℃×36h熱處理后，B4C/Al復(fù)合材料硬度為71.1HRA，彎曲強(qiáng)度為381.6MPa，斷裂韌性為6.58 MPa·m1/2。B4C-Ce