热压烧结法制备B_(4)C-CeB_(6)陶瓷材料微观结构及力学性能的研究

在温度为2050℃,压力为20 MPa的条件下,通过热压烧结的方法在碳化硼(B_(4)C)中分别添加2%~5%的CeO_(2)制备B_(4)C-CeB_(6)复合材料。通过原位反应在B_(4)C中引入CeB_(6)。详细研究了CeO_(2)添加量对B_(4)C-CeB_(6)复合材料的微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着CeO_(2)添加量的增加(不超过4%),B_(4)C-CeB_(6)复合材料的相对密度和力学性能逐渐升高;但是当CeO_(2)添加量超过4%时,产生的CO增多会导致复合材料的相对密度和显微硬度下降;当CeO_(2)含量较低时,由于CeB_(6)的断裂韧性要比纯B_(4)C高,裂纹穿过CeB_(6)相断裂就会消耗更多的能量,使复合材料的断裂韧性得以提高;而当CeO_(2)含量较高时,CeB_(6)和B_(4)C热膨胀系数的不匹配造成裂纹偏转为主要的增韧机制,此外还发现有裂纹桥联、裂纹分支等机制。B_(4)C-CeB_(6)复合陶瓷相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到98.6%,39.5 GPa,396 MPa和5.96 MPa·m^(1/2)。