B4C-Al復(fù)合材料的腐蝕及磨損行為研究.pdf

1、B4C/Al復(fù)合材料憑借著出色的功能性及結(jié)構(gòu)性能被廣泛的應(yīng)用于航空、航天、汽車及核電等領(lǐng)域。與金屬材料的制備方法相比，B4C/Al復(fù)合材料的制備方法較多，但制備出大尺寸、高B4C含量并且具有優(yōu)良的功能和結(jié)構(gòu)兩大性能的方法卻比較少。本文采用粉末冶金的方法制備了不同B4C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Al基復(fù)合材料，對(duì)材料的顯微組織、力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，主要對(duì)材料的耐腐蝕行為及耐磨行為進(jìn)行了研究。
　　 采用粉末冶金的方法制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％、3

2、0wt％及40wt％B4C含量的復(fù)合材料。對(duì)B4C/Al復(fù)合材料進(jìn)行了密度測(cè)試及顯微組織觀察，并對(duì)其相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了理論分析。運(yùn)用XRD和SEM等手段對(duì)材料的物相及微觀形貌進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。對(duì)材料的拉伸性能進(jìn)行了測(cè)試，通過SEM對(duì)材料的斷口形貌進(jìn)行了觀察，通過斷口形貌分析，對(duì)材料的斷裂機(jī)理進(jìn)行了理論分析。
　　 模擬材料的使用時(shí)的不同環(huán)境條件，對(duì)不同B4C含量的Al復(fù)合材料進(jìn)行了腐蝕試驗(yàn):(1)分別在NaCl和H3BO3的腐蝕液

3、中進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的Tafel、Nyquist、相位角及阻抗曲線進(jìn)行了分析，并對(duì)材料的電化學(xué)腐蝕機(jī)理進(jìn)行了探討。(2)對(duì)30wt％B4C/Al復(fù)合材料進(jìn)行了酸性鹽霧腐蝕(ASS)試驗(yàn)，通過表面評(píng)級(jí)和腐蝕速率的計(jì)算，對(duì)材料的腐蝕性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)并對(duì)產(chǎn)生腐蝕的原因進(jìn)行了解釋。(3)在20℃和40℃不同溫度條件下，分別對(duì)B4C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％、30wt％和40wt％含量B4C/Al復(fù)合材料在H3BO3濃度為2500ppm中進(jìn)

4、行全浸泡腐蝕試驗(yàn)，對(duì)浸泡溶液的PH值、溶液電導(dǎo)率及失重率進(jìn)行了測(cè)定，通過SEM和XRD對(duì)腐蝕后的微觀形貌及物相進(jìn)行了分析。B4C/Al復(fù)合材料產(chǎn)生腐蝕的原因主要是由于Al的腐蝕，B4C基本不發(fā)生腐蝕。另外一方面是由于在材料內(nèi)部存在著微缺陷:一種為B4C顆粒間鋁基體沒有及時(shí)填充形成的微空隙;另一種為板材在制備的過程當(dāng)中由于硬質(zhì)顆粒B4C顆粒的破碎形成的裂痕。這些缺陷的存在也是材料被進(jìn)一步腐蝕的原因。通過以上的實(shí)驗(yàn)證明，如果制備的B4C/A

5、l復(fù)合材料想近一步的應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，需對(duì)材料進(jìn)行表面處理，提高材料的耐腐蝕性能。
　　 對(duì)B4C/Al復(fù)合材料的耐磨損性能進(jìn)行了研究，分別以材料的B4C含量、加載載荷、磨損時(shí)間為變量，對(duì)材料的磨損性能進(jìn)行測(cè)試。通過測(cè)試結(jié)果，對(duì)材料在不同條件下的摩擦因數(shù)、損失質(zhì)量及損失速率進(jìn)行了對(duì)比分析。通過SEM對(duì)磨損的表面形貌進(jìn)行了觀察，對(duì)磨損過程中的磨痕進(jìn)行了寬度測(cè)定，對(duì)磨損后的表面進(jìn)行了XRD分析并對(duì)磨球表面進(jìn)行SEM觀察。通過以上測(cè)試結(jié)