碳化硼复合材料的制备及力学性能研究new

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1、分类号：UDC：密级：编号：工学硕士学位论文碳化硼复合材料的制备及力学性能研究硕士研究生：刘爱东指导教师：乔英杰教授学位级别：工学硕士学科、专业：材料学所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2010年12月9日论文答辩日期：2011年3月6日学位授予单位：哈尔滨工程大学IClassifiedIndex：U．D．C：

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4、lIIllllIIIlllI唧Y2053671ADissertationfortheDegreeofM．EngPreparationa

5、ndMechanicalPropertiesofBoronCarbideCompositesCandidate：Liu加dongSuperVisor：Prof．QiaoYingjieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEn西neering．Special锣：MaterialsScience’DateofSubmission：Dec9，2010Dateofo珊IExamination：Mar6，2011Unive璐ity：HarbinEn百neeringUniVersity

6、●'‘Ir‘I：，智哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：哈尔滨工程大学刮c嬲日期：勿／／年弓月／D日学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校

7、攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印．、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。’。本论文(仍在授予学位后即可口在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：

8、别裳写导师(签字)：疥英劣．日期：勿∥年弓月／D同。珍，，年乡月∥们，▲-～，圣i●0材料的制螽及力学性能研究摘要磨性好、密度小、抗氧化性强、耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，已应用于防弹材料、防辐射材料、耐磨和自润滑材料，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领域。但是烧结困难和高脆性一直成为制约碳化硼广泛应用的主要障碍。本文通过原位反应引入TiB2颗粒增韧B4C陶瓷制备了致密化的TiB2／B4C复合材料；采用无压烧结工艺制备了魁884C以；4C复合材料。利用X射线衍射(X

9、RD)、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了碳化硼复合材料的相组成和显微组织结构，测试了碳化硼复合材料的力学性能，研究了碳化硼复合材料的致密化烧结机理与增韧机制。研究结果表明，Ti02、葡萄糖与B4C原位反应生成TiB2。TiB2／B4C复合材料的显微组织均匀致密，绝大部分孔洞已经闭合。添加Ti02能显著降低表观烧结活化能，25v01．％TiB2／B4C复合材料的表观烧结活化能降到纯B4C的37％。连续烧结到2150℃时，25vol％TiB2／B4C复合材料的相对密度为96％。2100℃等温烧

10、结60min时，25v01．％TiB2／l；4C复合材料的相对密度为98％。2150℃等温烧结60min时，25v01．％TiB2／B4C复合材料的相对密度最高，达到98．5％。随着Ti02含量增加，TiB2／B4C复合材料试样收缩率和质量损失’增大，5v01．％TiB2／B4C复合材料的收缩率为13％、质量损失为10％。随着TiB2含量的增加，TiB2／B4C复合材料的硬度、弯曲强度和断裂韧性先升高后降低。含15v01．％TiB2的B4C复合材料具有最佳性能：维氏硬度为33GPa，弯曲强度为502M

11、Pa，断裂韧性为4．6MPam坛。TiB2／B4C复合材料的增韧机制为：①热膨胀失配引致应力增韧；②微裂纹释放能量增韧；③TiB2晶粒对裂纹扩展的偏转和桥接作用；④TiB2晶粒抑制B4C晶粒长大的细晶作用。舢与B4C原位反应生成三元化合物舢884C7。触884C7／B4C复合材料的相对密度、维氏硬度随砧含量增加而逐渐下降，断裂韧性随伽含量增加先上升后下降。砧含量为5wt％的～884C7仍4C复合材料具有最佳性能：相对密度为98．5％、维氏硬度为39GPa