2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、碳化硼是一種重要的特種陶瓷,其硬度僅次于金剛石和立方氮化硼(CBN)。同時(shí),碳化硼具有耐磨性好、體積密度小(2.5g/cm3)、熔點(diǎn)高和耐酸堿性強(qiáng)以及良好的中子吸收性能等特點(diǎn),但熱壓燒結(jié)成本高和韌性差的缺點(diǎn)限制了其被更廣泛的應(yīng)用。為了“雙復(fù)合”增韌補(bǔ)強(qiáng)碳化硼力學(xué)性能,本文利用原位反應(yīng)和無(wú)壓浸滲法制備了B4C-CeB6/Al復(fù)合材料,并對(duì)其制備工藝、力學(xué)性能、相組成、微觀(guān)組織和增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
   研究了CeO2和

2、B4C以及B4C和Al分別在20~1500℃之間的化學(xué)反應(yīng)以及生成產(chǎn)物。
   確定了制備B4C預(yù)制體的工藝條件。當(dāng)燒結(jié)好的B4C預(yù)制體空隙率為42%時(shí),其抗彎強(qiáng)度為67.58MPa。對(duì)B4C預(yù)制體的微觀(guān)組織研究發(fā)現(xiàn):預(yù)制體中有大量直徑在1~5μm之間的開(kāi)口孔,其孔徑一般都在1~5μm之間。這些孔隙相互之間形成了互通的三維連貫網(wǎng)絡(luò),這些網(wǎng)絡(luò)為無(wú)壓浸滲法制備B4C/Al復(fù)合材料時(shí)金屬鋁的滲入提供了通道。
   采用無(wú)壓浸滲

3、法制備了B4C/Al復(fù)合材料,其密度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均比熱壓燒結(jié)法制備的單一B4C材料的性能都有顯著的提高,但硬度有所降低。孔隙率為42%的預(yù)制體浸滲得到的B4C/Al復(fù)合材料的密度為2.55g/cm3,比單一碳化硼的提高了2.8%;其抗彎強(qiáng)度為347.94MPa,比單一碳化硼的提高了18.37%;斷裂韌性為6.45MPa.m1/2,比單一碳化硼的提高了75.27%;硬度為20.38GPa,比單一碳化硼的降低了22.83%。B4C/

4、Al復(fù)合材料的相組成為:Al、B4C、Al3BC、AlB2和Al4C3。B4C/Al復(fù)合材料斷口有大量韌窩和金屬撕裂棱,材料斷口變的不規(guī)則,碳化硼顆粒較大的地方,斷裂方式為沿陶瓷骨架的穿晶斷裂。B4C/Al復(fù)合材料中,Al3BC相沿著碳化硼和鋁的界面生長(zhǎng),增加了碳化硼和鋁的界面結(jié)合強(qiáng)度;AlB2是類(lèi)似棒狀的長(zhǎng)條晶體,其嵌于碳化硼和鋁之間,當(dāng)材料受到外力沖擊時(shí)起到增韌作用。B4C/Al復(fù)合材料的增韌機(jī)理主要是金屬鋁的裂紋橋接機(jī)制。

5、   對(duì)B4C-CeB6預(yù)制體性能測(cè)試表明:隨著二氧化鈰添加量的增加,B4C-CeB6預(yù)制體的密度和抗彎強(qiáng)度分別相應(yīng)地隨之增加;當(dāng)二氧化鈰添加量為4%時(shí),B4C-CeB6預(yù)制體(空隙率為42%)的密度為1.537g/cm3,抗彎強(qiáng)度為104.36MPa。
   B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的密度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度比B4C/Al復(fù)合材料的都有所提高。當(dāng)CeO2添加量為4%時(shí),B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的密度為2.6

6、5g/cm3,抗彎強(qiáng)度為434.14MPa,斷裂韌性為7.72MPa.m1/2,硬度為22.58GPa。B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的相組成為Al、B4C、AlB2、Al3BC和CeB6,將其和B4C/Al復(fù)合材料的相組成對(duì)比發(fā)現(xiàn),CeO2的加入可以減少Al4C3的生成。對(duì)B4C-CeB6Al復(fù)合材料微觀(guān)組織研究發(fā)現(xiàn):B4C-CeB6/Al復(fù)合材料組織分布均勻致密,B4C-CeB6/Al復(fù)合材料中的碳化硼以連續(xù)的骨架結(jié)構(gòu)存在,而滲入的

7、鋁相也以連續(xù)基體的形式存在。原位生成的CeB6顆粒存在于碳化硼基體的晶界上,其形狀為多邊形或長(zhǎng)條狀。細(xì)晶增韌補(bǔ)強(qiáng)、裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋橋接和穿晶斷裂是B4C-CeB6/Al復(fù)合材料的主要增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)制。
   經(jīng)退火處理的B4C-CeB6/Al復(fù)合材料中各相含量變化的趨勢(shì)是:隨著退火溫度的升高,CeB6相的含量幾乎不變;B4C相和Al相的含量呈明顯減少的趨勢(shì);而Al3BC相和AlB2相的含量呈增加的趨勢(shì)。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明:退火處理后

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