Al-Al-B4C層狀復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、二十世紀(jì)初，有人提出將陶瓷顆粒添加到金屬中，以得到既有陶瓷的強(qiáng)度又有金屬塑性的復(fù)合材料，這種復(fù)合材料得到了國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注。其中B4C增強(qiáng)的Al基復(fù)合材料兼具Al和B4C的優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于在輕型防護(hù)和裝甲防彈領(lǐng)域。Al-B4C層狀復(fù)合材料由于可利用陶瓷層的高硬度和和金屬層的高韌性提高，在防彈裝甲領(lǐng)域具有重要意義，但是陶瓷面板與金屬背板之間出現(xiàn)層間的剝離也是不得不考慮的問(wèn)題。本論文研究了一種新型的層狀復(fù)合材料:將B4C增強(qiáng)的Al基復(fù)合

2、材料作為中間層，金屬Al作為外層，得到同層成分相同、各層間的成分不同的層狀復(fù)合材料。這種材料一方面結(jié)合了陶瓷顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料和層狀復(fù)合的優(yōu)點(diǎn)，滿足了裝甲要求;另一方面，由于各層的基體相是連續(xù)的，因此層間界面的連續(xù)的。此外，外層金屬的良好韌性和可焊接性使它具有廣闊的發(fā)展前景。
　　采用粉末冶金法探究中間層的成分、壓制力等參數(shù)對(duì)于樣品的影響，結(jié)果表明:在熱壓溫度100-300℃，熱壓壓強(qiáng)50-150MPa，外層為Al，中間層為

3、Al-B4C混合粉料（Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別采用30％，40％，50％，60％，70％）的實(shí)驗(yàn)參數(shù)下，在50％-70％wtAl的范圍內(nèi)制得的樣品成品率較高，在此范圍內(nèi)進(jìn)一步采用黃金分割法選定Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.64％，60.56％，62.36％，65.27％，在Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.36％時(shí)出現(xiàn)顯微維氏硬度的極大值;在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)表試驗(yàn)參數(shù)下，壓強(qiáng)對(duì)于樣品變形率的影響是最大的;中間層Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)于變形率的影響作用也比較大，保溫

4、時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的提高也利于變形率的提高，但其影響與壓強(qiáng)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響相比比較小。
　　利用半連續(xù)鑄造的靜態(tài)試驗(yàn)與熱軋工藝相結(jié)合的方法制得外層為這種新型的層狀復(fù)合材料，從制備工藝、微觀形貌、成分分布及力學(xué)性能等方面進(jìn)行分析，主要得到如下結(jié)論:在半連續(xù)鑄造的靜態(tài)模擬試驗(yàn)中，外層的Al與中間層的混合粉料對(duì)于底部的粉料存在壓強(qiáng)的差別，因此在本課題實(shí)驗(yàn)條件下，需要通過(guò)外加壓力增大中間層混合粉料的壓強(qiáng)。內(nèi)外層之間界面的Al基體是連續(xù)的，中