B4C增强相颗粒粒度对Al基复合板材强度的影响

在颗粒增强相B4C质量分数相同的情况下,研究颗粒尺寸对B4C/6061Al复合材料轧制板材抗拉强度的影响。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱分析等对B4C/6061Al复合材料板材的组织和断口形貌进行观察和分析。实验结果表明,随B4C颗粒尺寸的减小,板材相对密度降低,抗拉强度提高,当加入颗粒尺寸不一的混合型B4C颗粒时,试件中的缺陷明显减少,相对密度显著提高,抗拉强度相对单一B4C粒度制备的复合材料提高18%;复合材料板材轧制方向和横向方向的试件拉伸试验表明,试样的纵向抗拉强度比横向提高15%。并探讨了B4C颗粒尺寸对复合材料板材强度的影响机理。     

热处理工艺对铝基碳化硼板材性能的影响北大核心

选用热等静压法制备的铝基碳化硼板材(B4C体积分数为10.5%,下同),对铝基碳化硼板材进行热处理,测试热处理前后铝基碳化硼板材的密度、硬度、室温力学性能,并观察断口组织。结果表明,热处理后,铝基碳化硼板材的密度几乎相同,硬度显著提高;热处理工艺对铝基碳化硼板材的力学性能有显著影响,其中,经加热(500℃×3 h)、水淬、人工时效(170℃×1 h)后,Al-10.5%B4C板材的抗拉强度为365 MPa,断后伸长率为9.6%,比未热处理板材的抗拉强度提高了89.1%,而伸长率降低了48.3%。     

铝基碳化硼复合材料~(10)B面密度测量及其均匀性评价

采用热等静压法制备B_4C质量分数为31%的铝基碳化硼板材,尺寸为3 mm×200 mm×5 000 mm,测试Al-31%B_4C板材的密度、厚度,并观察金相组织。采用中子辐照透射法检测板材各位置试样的~(10)B面密度,推算3.05 mm厚的工程板~(10)B面密度值范围为0.035 2～0.038 9 g·cm~(-2),结果显示所测Al-31%B_4C板材各处的~(10)B面密度均匀,满足中子吸收工程板对~(10)B面密度的要求。     

B_4C/Al-Al层状复合材料的微观组织与力学性能

以6061Al合金板为包覆材料,以B4C/Al材料作为中间层,采用粉末冶金法制备三明治结构的B4C/Al-Al层状复合板,进一步轧制成不同厚度的板材。对复合板的微观形貌与结构进行观察和分析,测试材料的抗拉强度和硬度,分析断裂机理。结果表明:B4C/Al-Al层状复合板的Al合金层和B4C/Al层之间界面结合良好,在B4C/Al层中B4C颗粒均匀分布在Al合金基体中;复合材料的硬度呈"馒头峰"分布,中间层的硬度大于包覆层的硬度;随板材轧制厚度减小,复合材料的抗拉强度提高,最大抗拉强度达205 MPa,与轧向呈0°,45°和90°这3个方向的抗拉强度相差不大,拉伸过程中的温升差约为2℃;B4C颗粒的加入对Al合金基体起到强化作用,断裂过程中的失效形式主要为颗粒/基体界面脱粘和铝合金的撕裂。     

热处理及SiC颗粒尺寸对15%SiC_p/6061Al复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了体积分数15%的、不同粒度SiC颗粒增强的6061Al基复合材料,研究了固溶-时效热处理工艺对复合材料屈服强度、抗拉强度、延伸率的影响规律,确定了最佳热处理工艺参数,揭示了Si C颗粒(SiC_p)粒度变化对复合材料力学性能的影响规律,研究表明:随SiC_p粒度的增加,SiC_p/6061Al基复合材料的弹性模量基本不受影响;但复合材料的屈服强度、抗拉强度逐渐降低,延伸率、断面收缩率先增大后减小。当SiC_p粒度增加到10μm时,复合材料屈服强度、抗拉强度出现明显下降,同时复合材料延伸率和断面收缩率由提高变为降低,其原因是复合材料断裂失效机制由基体撕裂控制转变为增强颗粒开裂与基体撕裂共同控制。拉伸断口扫描电镜(SEM)分析表明,随着SiC_p粒度的增加,SiC_p/6061Al复合材料中出现颗粒开裂并且数量逐渐增加。     

热处理工艺对铝基碳化硼板材性能的影响

选用热等静压法制备的铝基碳化硼板材(B_4C体积分数为10.5%,下同),对铝基碳化硼板材进行热处理,测试热处理前后铝基碳化硼板材的密度、硬度、室温力学性能,并观察断口组织。结果表明,热处理后,铝基碳化硼板材的密度几乎相同,硬度显著提高;热处理工艺对铝基碳化硼板材的力学性能有显著影响,其中,经加热(500℃×3 h)、水淬、人工时效(170℃×1 h)后,Al-10.5%B_4C板材的抗拉强度为365 MPa,断后伸长率为9.6%,比未热处理板材的抗拉强度提高了89.1%,而伸长率降低了48.3%。     

陶瓷颗粒增强粉末冶金Fe-2Cu-0.6C复合材料的微观结构和力学性能

采用传统粉末冶金压制/烧结技术,经600 MPa压制、1140℃烧结制备了陶瓷颗粒增强（SiC、TiC及TiB₂陶瓷颗粒,质量分数0~1.6%）Fe-2Cu-0.6C低合金钢复合材料,对三种复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:在烧结过程中,SiC与TiB₂颗粒与基体发生反应,故而与基体界面结合良好;当添加质量分数为1.6%的SiC颗粒时,复合材料烧结后的布氏硬度与抗拉强度分别比基体提高了35.9%、69.4%;添加质量分数为1.2%的TiB₂颗粒时,复合材料相对密度比基体提高了5.3%,其烧结硬度、抗拉强度与基体相比分别提高了77.9%、72.6%;由于烧结过程中TiC颗粒不与基体发生反应,故而添加TiC颗粒对复合材料的布氏硬度、抗拉强度影响不大。     

热压法制备高含量B_4C/铝基复合材料的显微结构与力学性能

采用低温真空热压法制备B4C质量分数为30%、平均粒度为23μm的B4C/Al基复合材料,热压温度控制在基体6061Al合金的固液相线之间。对B4C/Al复合材料进行显微结构分析和力学性能检测,结果表明:B4C/Al复合材料内无大尺寸的显微缺陷,组织分布较均匀、致密,界面结合较好;B4C/Al基复合材料的硬度比基体6061铝合金提高34.9%,断裂韧性是B4C增强颗粒断裂韧性的5.16倍,屈服强度比基体提高198.3%。利用Ramakrishnan提出的金属基复合材料屈服强度的分析模型,对30%B4C/Al复合材料的屈服强度进行计算,计算结果与实验结果基本符合。分析表明微米级B4C颗粒对6061Al合金的增强机制主要为载荷增强和位错增强。     

纳米AlN颗粒弥散增强铜基复合材料的制备及性能研究

本文采用高能球磨结合放电等离子烧结法制备了含不同质量分数AlN的AlN/Cu复合材料。研究了AlN质量分数对AlN/Cu复合材料微观形貌、相对密度、显微维氏硬度、拉伸强度、延伸率及导电性能的影响。结果表明:当AlN质量分数1.0%时,随着AlN质量分数的提高,复合材料的硬度、抗拉强度提高,断后伸长率、电导率降低。但当AlN质量分数为1.0%时,AlN/Cu复合材料相对密度为97.8%,显微硬度和抗拉强度分别达到了HV 119.5和259.7 MPa,电导率为49.30 mS·m~(-1),综合性能达到最优。     

机械合金化B_4Cp/Al复合材料的微观组织结构特征

采用增强体颗粒预处理和机械合金化技术成功制备了高性能B4 Cp/Al复合材料 ,研究了材料的微观组织结构和力学性能。 17% (体积分数 )B4 Cp/6 0 6 1Al复合材料的屈服强度为 415MPa,抗拉强度为 470MPa ,比常规粉末冶金复合材料的屈服强度和抗拉强度分别提高 6 9%和 70 %。高性能复合材料中B4 C颗粒形貌近似球形 ,平均粒度为 0 49μm ,颗粒均匀分布 ,颗粒与基体之间存在近百纳米厚的界面层 ,界面层中铝晶粒极其微细 ,呈带状且有序分布 ,并且界面层中弥散分布着纳米级颗粒。断口中增强体颗粒与基体之间界面结合良好。     

B4C/TA19复合材料显微组织和力学性能研究

纳米碳化硼(B4 C)颗粒与TA19钛合金球形粉末经球磨混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出增强相呈准连续网状分布的B4 C/TA19复合材料.研究了增强体B4 C对复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,B4 C颗粒的加入可以明显提高材料的抗拉强度,当B4 C颗粒的添加量为0.5％时,复合材料的抗拉...     

粉末冶金法制备铝基碳化硼复合材料的研究进展

本文归纳了粉末冶金法制备铝基碳化硼复合材料的制备工艺, 主要包含混料、压制、烧结、变形等工艺环节; 对铝基碳化硼复合材料主要性能及影响因素做了阐述, 重点整理了材料均匀性、相对密度、力学性能的研究情况; 总结了工程用铝基碳化硼材料的生产及使用情况, 分析几种常见铝基碳化硼产品的特点; 提出采用粉末冶金法生产大尺寸、高品质、低成本的铝基碳化硼材料是未来研究方向之一的观点, 并阐述了工艺优化方案。在核电等相关产业的带动下, 中国有望成为全球铝基碳化硼复合材料生产和研究中心。     

B4C含量对ZrB2陶瓷微观结构及力学性能的影响

针对ZrB₂陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB₂陶瓷烧结致密化的问题,添加B₄C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB₂陶瓷材料,研究B₄C含量(w(B₄C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B₄C通过与晶粒表面的ZrO2发生反应,抑制ZrB₂晶粒粗化,减小晶粒尺寸,从而提高烧结致密度。随B₄C含量增加,ZrB₂陶瓷的晶粒尺寸和相对密度逐渐增大,抗弯强度和硬度先升高后降低。当w(B₄C)为7%时,ZrB₂晶粒细小,材料的抗弯强度和硬度(HV)达到最大,分别为242 MPa和12.65 GPa。w(B₄C)增加至9%时,出现晶粒异常长大,材料力学性能下降。     

金刚石表面改性及基体合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响

以Pr₆O₁₁为刻蚀剂表面粗糙化处理金刚石颗粒,采用放电等离子烧结技术制备了金刚石/铜（硼）复合材料（金刚石体积分数为60.0%,硼体积分数为0.3%）,通过试验、热流密度模拟和声子谱计算研究了金刚石表面改性及基体硼合金化对金刚石/铜复合材料导热性能的影响。结果表明,粗糙化的金刚石界面增加了接触面积;在基体中添加硼元素,复合材料在烧结后出现B₄C相,B₄C相的形成改善了金刚石–铜两相界面结合状态。金刚石粗糙化与基体合金化两者的共同作用有效减少了界面热阻,优化了热通量传递的效率,提高了复合材料的导热性能。金刚石/铜复合材料热导率从421 W·m?1·K?1提高到了598 W·m?1·K?1,提升了近42%。     

粉末注射成形制备薄壁Al2O3–B4C环形芯块

使用多组元蜡基粘结剂,通过粉末注射成形工艺,结合溶剂脱脂和热脱脂,成功烧结制备出壁厚为0.7 mm的近净尺寸环形Al₂O₃–B₄C薄壁管。结果表明,当石蜡占粘结剂质量分数45%时,喂料具有较低的黏度和较好的抗弯强度;当固相体积分数为58%时,喂料在保证低黏度的前提下具有良好性能。当烧结温度在1550℃至1650℃范围内时,芯块相对密度及抗弯强度随温度上升而增高;当烧结温度达到1650℃时,芯块的密度及强度有所下降,芯块密度随B4C粒度增大而增大,抗弯强度随粒度增大先增大后减小。     

高频燃烧红外吸收法测定碳化硼中总碳

采用高频燃烧红外吸收法,建立了测定碳化硼中总碳量的分析方法。对称样量、助熔剂进行了试验。结果表明,当称样量为0.02 g、助熔剂为0.2 g Fe+0.02 g B₄C+0.2 g Fe+1.5 g W时,测定效果最佳。以CaCO₃为校准物质,采用本法对碳化硼样品中的碳进行测定,结果与管式炉燃烧红外吸收法的相对偏差为0.09%,小于 JIS R2015-2007标准规定的允许误差0.20%,相对标准偏差为0.37%。     

石墨烯对激光熔覆镍基碳化钨涂层组织及性能影响

采用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备Ni60A-30%WC-x%石墨烯(质量分数, x=0.0, 0.1, 0.3, 0.5)涂层, 研究石墨烯对激光熔覆镍基碳化钨涂层组织与性能的影响。结果表明, 涂层物相主要由具有γ相结构的Ni-Cr-Fe固溶体、WC、W₂C、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等组成; 石墨烯改善了激光熔覆镍基碳化钨涂层的组织, 提高了涂层的硬度和抗摩擦磨损性能; 当石墨烯质量分数为0.3%时, 得到了析出相分布均匀且细小的组织, 涂层具有高硬度、良好的抗裂纹扩展能力和耐磨性。     

碳化硼的低温热压

研究了B₄C的热压工艺及Al₂O₃对热压B₄C烧结性能的影响。结果表明,采用1.0μm左右的B₄C粉,添加Al₂O₃作为烧结助剂,在1750℃、35MPa热压条件下可获得烧结致密体。而制造纯B₄C材料的热压温度需高于2100℃,才能使坯体致密。添加5%~30%Al₂O₃可明显降低B₄C材料的热压温度,但随Al₂O₃含量的增加,这种作用不很明显,反而使材料的硬度降低。当Al₂O₃含量为5%~10%(Wt)时,材料的硬度(HRA96.5)与纯B₄C热压材料的硬度(HRA97.0)接近。     

原位生成CeB_6颗粒增韧B_4C/Al复合材料的研究

采用无压浸渗法制备了B_4C-CeB_6/Al复合材料, 并对其进行了力学性能测试. B_4C-CeB_6/Al复合材料的密度、抗弯强度、断裂韧性相比单一B4C材料都有很大的提高, 而硬度有所降低. 其抗弯强度值为409.47 Mpa, 比单一碳化硼提高了39.32%; 断裂韧性值6.58 Mpa·m~(1/2), 比单一碳化硼提高了78.80%. B_4C-CeB_6/Al复合材料的抗弯强度和断裂韧性的提高主要有两方面的作用: 一是由于原位生成的CeB_6和B_4C颗粒之间热膨胀系数的不匹配产生残余应力, 从而引起裂纹偏转起到增韧的效果; 二是渗入金属铝的延展性在复合材料中得以体现, 使复合材料韧性增加.