無壓浸滲制備B-,4-C-Al復合材料的研究.pdf

1、碳化硼(B4C)具有高硬度、高熔點、低密度、高耐磨性、吸收中子等優(yōu)良性能,在結構材料、軸承材料、核反應堆材料以及裝甲防護材料中得到了廣泛應用。但是碳化硼的脆性限制了其進一步的開發(fā)應用。本文通過無壓浸滲工藝將韌性很好的鋁滲入到碳化硼多孔陶瓷骨架中,制備出強度和韌性匹配較好的復合材料。對碳化硼多孔陶瓷骨架的制備工藝、無壓浸滲工藝、熱處理工藝進行了研究,并嘗試了非真空條件下的無壓浸滲工藝。利用金相顯微鏡、SEM、XRD等手段,對各階段材料的顯

2、微組織進行分析,并對材料的硬度、抗壓強度、彎曲強度、斷裂韌性及耐磨性等力學性能進行了研究。 通過模壓成型、預燒等工藝制備孔隙率為65％左右的碳化硼多孔陶瓷骨架。經預燒后的碳化硼顆粒表面的氧化物含量非常少,這就保證了在浸滲過程中碳化硼和鋁液能夠直接接觸,從而改善了二者之間的潤濕性。 采用兩種不同類型的預制體,嘗試了非真空條件下的無壓浸滲工藝。由于在非真空條件下碳化硼表面會氧化生成鈍化膜B2O3,而B2O3和鋁的潤濕性很差,

3、這樣就阻止了碳化硼和鋁的直接接觸,使鋁液無法滲入到碳化硼多孔骨架內。 在真空條件下通過無壓浸滲工藝制備了B4C/Al復合材料,復合材料中沒有大尺寸的顯微缺陷,組織分布較均勻、致密,主要物相為B4C、Al、Al3BC和AlB2相。定量分析結果表明,熱處理后復合材料的主要物相為Al3BC和AlB2相,B4C和Al的含量明顯減少。力學性能結果表明,B4C/Al復合材料的斷裂韌性較單一碳化硼有顯著提高,經過熱處理后該復合材料的硬度和強度