TiB2-B4C-Al-B4C雙層復(fù)合新型防彈材料的制備、組織與力學(xué)性能.pdf

1、B4C以其高硬度，低密度的優(yōu)良性能，在眾多防彈陶瓷中脫穎而出，被認(rèn)為是最理想的防彈裝甲材料。但它的韌性很低，這極大地降低了B4C陶瓷的抗彈性能，也使得其不具備抗多發(fā)彈的能力。為了提高B4C陶瓷的韌性，進(jìn)而改善B4C陶瓷的抗彈性能，材料工作者提出了許多可行的增韌途徑，如纖維（晶須）強(qiáng)化、第二相顆粒彌散補(bǔ)強(qiáng)、層狀復(fù)合陶瓷增韌等。然而，利用層狀復(fù)合原理并結(jié)合第二相顆粒彌散增韌提高B4C陶瓷韌性的研究與報(bào)道卻較少。為此，本文針對(duì)B4C陶瓷韌性低

2、這一問(wèn)題，選擇TiB2/B4C-Al/B4C雙層復(fù)合陶瓷為研究對(duì)象，研究了此新型層狀材料的制備工藝、顯微組織及力學(xué)性能，并針對(duì)層狀材料有重要影響的界面組織進(jìn)行了分析。
　　本實(shí)驗(yàn)以B4C、TiO2和Al合金及碳黑為原料，采用手動(dòng)混料和機(jī)械球磨混料相結(jié)合的方式進(jìn)行混料，粉料經(jīng)烘干和造粒后，在5.66 MPa壓力下模壓成型，1900℃熱壓燒結(jié)，先制備出TiB2/B4C-B4C（多孔結(jié)構(gòu)）的預(yù)燒體，最后經(jīng)1100℃真空熔滲鋁制備出TiB

3、2/B4C-Al/B4C雙層復(fù)合陶瓷，并對(duì)其組織及力學(xué)性能進(jìn)行表征與測(cè)試。
　　研究結(jié)果表明:合理的控制熱壓燒結(jié)和真空熔滲鋁工藝對(duì)TiB2/B4C-Al/B4C雙層復(fù)合陶瓷的制備至關(guān)重要。采用1500℃×1 h+1900℃×1h的熱壓工藝和700℃×30 min+1100℃×40 min的真空熔滲鋁工藝，成功地制備出TiB2/B4C-Al/B4C雙層復(fù)合新型防彈陶瓷。
　　采用XRD衍射、掃描電鏡及透射電鏡技術(shù)對(duì)該層狀材料的

4、顯微組織進(jìn)行了觀察，結(jié)果表明:此新型雙層復(fù)合陶瓷材料的界面結(jié)合完整;Al和B4C在1100℃以內(nèi)發(fā)生界面反應(yīng)，生成了Al3BC相;高分辨TEM觀察顯示Al與B4C相之間、TiB2和B4C相之間的相界面結(jié)合良好。
　　對(duì)此材料的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試表明:受力面為TiB2/B4C層或Al/B4C層時(shí)，雙層復(fù)合陶瓷的抗彎強(qiáng)度分別為206.0 MPa和416.3 MPa;當(dāng)切口開在TiB2/B4C層或Al/B4C層時(shí)，雙層復(fù)合陶瓷的斷裂韌性分