無(wú)壓浸滲制備B-,4-C-Al復(fù)合材料的研究.pdf

1、碳化硼(B4C)具有高硬度、高熔點(diǎn)、低密度、高耐磨性、吸收中子等優(yōu)良性能,在結(jié)構(gòu)材料、軸承材料、核反應(yīng)堆材料以及裝甲防護(hù)材料中得到了廣泛應(yīng)用。但是碳化硼的脆性限制了其進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。本文通過(guò)無(wú)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(qiáng)度和韌性匹配較好的復(fù)合材料。對(duì)碳化硼多孔陶瓷骨架的制備工藝、無(wú)壓浸滲工藝、熱處理工藝進(jìn)行了研究,并嘗試了非真空條件下的無(wú)壓浸滲工藝。利用金相顯微鏡、SEM、XRD等手段,對(duì)各階段材料的顯

2、微組織進(jìn)行分析,并對(duì)材料的硬度、抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性及耐磨性等力學(xué)性能進(jìn)行了研究。 通過(guò)模壓成型、預(yù)燒等工藝制備孔隙率為65％左右的碳化硼多孔陶瓷骨架。經(jīng)預(yù)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(guò)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(rùn)濕性。 采用兩種不同類(lèi)型的預(yù)制體,嘗試了非真空條件下的無(wú)壓浸滲工藝。由于在非真空條件下碳化硼表面會(huì)氧化生成鈍化膜B2O3,而B(niǎo)2O3和鋁的潤(rùn)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(wú)法滲入到碳化硼多孔骨架內(nèi)。 在真空條件下通過(guò)無(wú)壓浸滲工藝制備了B4C/Al復(fù)合材料,復(fù)合材料中沒(méi)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(jié)果表明,熱處理后復(fù)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(xué)性能結(jié)果表明,B4C/Al復(fù)合材料的斷裂韌性較單一碳化硼有顯著提高,經(jīng)過(guò)熱處理后該復(fù)合材料的硬度和強(qiáng)度