blt4gtc基陶瓷复合材料的制备与研究

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1、‘t’{～摘要碳化硼(B4c)具有低密度(pr--2．529／cm3)、高硬度(HV>30GPa)、高模量，耐磨性好、抗氧化性、耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，被国内外广泛用作防弹材料、防辐射材料、耐磨和自润滑材料、特种耐酸碱侵蚀材料、切割研磨工具以及原子反应堆控制和屏蔽材料等。由于碳化硼是共价键很强的陶瓷材料，共价键占90％以上，而且碳化硼的塑性差，晶界移动阻力很大，固态时表面张力很小，从而决定了碳化硼是一种极难烧结的陶瓷材料。常压下于230012烧结通常只能获得低于80％的相对密度，制品力学性能低，限制了其在许多领域的应用。本文对B砖进行活化烧结，添加的烧结助剂为A1203、

2、St、(rI，W)c等，采用热压烧结工艺制备轻质碳化硼基复合陶瓷材料。对于添加si的复合材料，通过原位生成的SiB6提高B4C材料的烧结性，并通过进一步加入SiC晶须制备了B4C．SiCw-SiB6陶瓷复合材料。本文利用显微压痕、三点弯曲、单边切口梁等实验方法测试了复合材料的力学性能，通过XRD、SEM等分析技术对B4C-A1203、B4c．CIi。W)C，BIC．SiB6等系列复合材料的组织结构、相组成进行了分析，并对复合材料的补强增韧机制进行了分析探讨．研究结果表明：1．A1203能有效地降低碳化硼陶瓷的烧结温度，并提高其弯曲强度；B4C捌203复合陶瓷材料的硬度随着A1203含量的

3、增加而下降，特别是A1,D3含量超过10％时，硬度下降明显。分析认为，A1203降低碳化硼陶瓷的烧结温度的原因’是由于AIBl霹2的生成．A1812C2作为液相的出现，促进了烧结体的相对密度是提高基体弯曲强度和断裂韧性的主要原因。2．ffi,W)C固溶体的加入，由于TIB2、W毋5的生成，促进了B4C．O％W)C复合材料的致密化烧结，提高了复合陶瓷的断裂韧性，断裂韧性达到5．8MPa·ml，2，远高于单一碳化硼陶瓷。3．Si的加入可以降低碳化硼基复合陶瓷材料的烧结温度。采用原位生成SiB6的方法对促进B4C陶瓷材料进的烧结，提高了B正基复合陶瓷材料的性能．对于si含量10wt％的B正陶瓷

4、复合材料，粉料在900～1400℃下8h预烧处理后，其烧结体弯曲强度和断裂韧性分别达到447．2MPa和4．62MPa·m以．I4．SiC晶须能够提高SiB6-B4C复合陶瓷材料的韧性，加入5v01％SiC．制备了SiB6-B4C．SiC，复合陶瓷，试样的弯曲强度和断裂韧性分别达到了467．99MPa和5．7"IMPa·m以，相对于SiB6-B4C复合陶瓷，其断裂韧性提高了近25％。关键词：B正复合材料微观结构力学性能．晶须．ⅡL{■}山东大学硕士学位论文AbstractB咖carbide∞4C)ceramicshasbeenrecognized勰∞eoftheimportantandp

5、fomismgengi】aeering翻桶哐Iicsduetoi协iswidelyusedinwearablematerials，hghtbombprooflll'm啊andsp觚e伍gh协etcbeeau∞ofitsexcelentphysiealandelaemiealFopertics，forinstance，釉p拍ardne髓旺Ⅳ>30MPa)，highmeltingpoiatcz450℃)andlowdensity(2．529，鼬了)．Andnowiti8widelyusedinbulletproofmaterials，mdmfionPfoteefionmaterials。1u

6、bricatematerials,wearablematerials。sharpenermaterialsandshieldmaterialse圮．However,beeau∞Ofthes乜ongcovalentbond。Bof∞clll'bil

7、eisdifficulttobesmtered．WlllenB饵onc砷ideissintereA砒2300℃innormala衄osphe％thedendtyonlyClUlget幻80％，flllrthel3tlllOrOthem∞hanicalpropertiesmnotperf咄∞。itcannot诅dsfiedthee'ilginee

8、ringdemands．htlaispaper,reactivehot-pressmg(褂璎)i墨usedtopr印a聘light—dl啊B4Cmatrixcompositcsceramicsata∞ladVely】ow盯temperatlltebyadding∽fivationaddi吐ves(A1203、Si、O'i,voc)intoB4Cmatrix．B4Cisreinforecdandflexedbythegeneradon