无压浸渗法制备B_4C/Al复合材料研究

采用无压浸渗法,分别以纯铝、超硬铝LC4和铸造铝合金9Si-3Mg-1Zn为渗体和碳化硼陶瓷预制体进行复合,制备出有高陶瓷体分比的B-Al-C陶瓷-金属复合材料,弯曲强度350～600MPa,韧性5～9MPa·m-1/2,采用扫描电镜,X射线衍射仪和金相显微镜和透射电镜对材料的微观结构进行分析,分析结果表明材料界面复合良好,在碳化硼和铝的界面有薄的Al3BC反应层生成使碳化硼与铝紧密结合,在复合材料中碳化硼形成连续的骨架结构,金属相起到增韧、增强的作用。

B_4C-TiB_2复相陶瓷的强韧化研究

采用热压烧结工艺，制备了B4C－TiB2复相陶瓷．结果表明，复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和显微硬度受第二相Tib2颗粒的影响．其中B4C－30vol％TiB2材料的弯曲强度为725MPa，比单体B4C提高65％，B4C－45vol％ThB2材料的断裂韧性为6．7MPa.M(1/2)，比单体B4C提高84％，由B4C基体和TiB2颗粒热膨胀系数不匹配导致的残余应力是B4C－TiB2复相陶补强增韧的主要原因．

激光熔覆含B_4C_p,SiC_p钴基合金涂层的组织与耐磨性能

运用激光熔覆技术在16Mn钢表面制备了钴基合金涂层(Co55)、含20%SiCp(体积分数,下同)的钴基合金涂层(CoSiC)以及含20%B4Cp钴基合金涂层(CoB4C),比较研究了合金涂层的组织、相结构、显微硬度及滑动磨损性能。结果表明:合金涂层由涂层结合区的胞状共晶组织及涂层区的树枝状亚共晶组织组成,CoSiC涂层及CoB4C涂层的树枝晶比Co55涂层的更细小;B4Cp及SiCp在熔覆过程中完全熔解,其分解出的B,C,Si与涂层中的合金元素结合形成了更多的化合物,Co55涂层由γ Co和(Cr,Fe)7C3组成,CoSiC涂层由γ Co,Cr7C3,Cr23C6,CoSi2,Cr3Si和Si2W组成,CoB4C涂层由γ Co,Cr7C3,Cr23C6,CrB,CrB2和Fe23(C,B)6组成;3种激光熔覆涂层的显微硬度及耐磨性由高到低的顺序为CoB4C→CoSiC→Co55。对涂层的强化机理进行了分析。

C－B_4C－SiC复合材料抗氧化性能的研究

对碳／陶瓷复合材料（Ｃ－Ｂ＿４Ｃ－ＳｉＣ）的抗氧化性能进行了研究，结果表明：Ｃ－Ｂ＿４Ｃ－ＳｉＣ复合材料抗氧化性能比碳素材料大大提高，而且烧结助剂对Ｃ－Ｂ＿４Ｃ－ＳｉＣ复合材料的抗氧化性能影响很大。在复合材料中分别加入了Ａｌ，Ａｌ＿２Ｏ＿３，Ｎｉ，Ｔｉ，ＴｉＣ，Ｓｉ等不同烧结助剂，发现添加Ｎｉ的材料抗氧化性能最佳，经１０００℃氧化１５ｈ后，氧化度小于０．５％；加入Ｔｉ，Ｓｉ和ＴｉＣ的次之，不加烧结助剂的又次之，加入Ａｌ和Ａｌ＿２Ｏ＿３的最差。

B_4C与NH_4Cl生成BN反应的研究

研究了Ｂ４Ｃ、ＮＨ４Ｃｌ和Ｌｉ３Ｎ在不同条件下的反应，分析了Ｌｉ３Ｎ及Ｈ２、Ｎ２、ＮＨ３等气体在上述反应中的作用．结果表明，在Ｎ２气氛及１２２３Ｋ温度下，Ｂ４Ｃ与Ｌｉ３Ｎ反应不生成ｈＢＮ；Ｂ４Ｃ与ＮＨ４Ｃｌ反应只生成少量ｈＢＮ；而Ｂ４Ｃ、ＮＨ４Ｃｌ、Ｌｉ３Ｎ共同反应有大量ｈＢＮ生成．说明在高温高压下合成ｃＢＮ的常用催化剂Ｌｉ３Ｎ，在常压高温下Ｂ４Ｃ与ＮＨ４Ｃｌ生成ｈＢＮ的反应中也起催化作用．

热压法制备B_4C基复合材料的反应机理

以B4 C、Si3N4 、α SiC及TiC为原料 ,Al2 O3+Y2 O3为烧结助剂 ,利用反应热压法制备了性能良好的B4 C基复合材料。通过XRD ,DSC以及EDAX分析可知 :烧结后物相组成发生了变化 ,最终物相组成为B4 C、α SiC、BN以及TiB2 ,其中B4 C和α SiC是烧结后试样的主晶相。对本试验的多元体系 ,根据热力学原理 ,判断了可能出现的反应热力学行为 ,确定出了适合本体系的反应方程式 ,并分析了反应机理。

结晶器表面电沉积RE-Ni-W-P-B_4C镀层性能的研究

在新开发的RE-Ni-W-P-B4C结晶器表面镀层的基础上,研究了热处理工艺对此复合镀层的硬度、物相的影响,并借助氧化失重试验分析了复合镀层的高温抗氧化性能。采用HM-114型显微硬度仪测定镀层的硬度;采用PhlipX射线衍射仪进行镀层物相分析;采用电阻炉对不同镀层试样进行氧化。结果表明:热处理温度<400℃时,随着温度的升高镀层硬度增加,>400℃时,硬度变化不大;当热处理温度达500℃、时间为3h时硬度达到最大值,为1236.4HV,此时镀层主要为晶态物相:CeO2、Ni、W、P、Ni3P、Ni3B。对比了不同镀层在不同温度下的抗氧化性能,发现RE-Ni-W-P-B4C镀层在<650℃时有很好的抗氧化性能。

自蔓燃高温合成Al_2O_3/B_4C复相陶瓷中硼酸铝相的消除

研究自蔓燃高温合成 Al_2O_3/B_4C 中硼酸铝相的形成机制,提出硼酸铝相的消除途径.通过对各种条件下燃烧合成产物的 X 射线分析和 SEM 观察发现,在点火前保持低温易生成低温硼酸铝相 Al_4B_2O_9.自蔓燃方式合成过程中未反应的 B_2O_3是产生高温硼酸铝相 Al_(18)B_4O_(33)的主要原因,其形成量与初始反应物中 B_2O_3过量密切相关,并受 B_2O_3尺寸的影响.起始反应物的充分混合可以提高铝热反应程度,降低体系内未反应的 B_2O_3的量,可抑制硼酸铝的生成.

Ti-B_4C反应路径分析

通过热力学计算，结合 Ｔｉ－Ｂ－Ｃ的等温截面图分别获得了 Ｔｉ， Ｂ和 Ｃ在 １６００ ℃的化学势稳定图，在满足热力学和质量守恒条件下利用化学势从高向低扩散的原理，预测了在 １６００℃等温等压时 Ｔｉ和 Ｂ４Ｃ之间发生化学反应时可能存在的反应路径。利用扩散偶实验证实了该温度条件下的反应扩散路径为： Ｔｉ／ＴＩＣｘ。／ＴｉＢ／ＴｉＢ２／Ｂ４Ｃ．

(SiC_w+B_4C_p)/MB15 Mg基复合材料的微观结构

利用高分辨电镜研究了（ＳＩＣ_ｗ＋Ｂ_４Ｃ_ｐ）／ＭＢ１５ Ｍｇ合金基复合材料的微观结构、ＳｉＣ晶须的表面附着呈截角八面体形状的 ＭｇＯ纳米颗粒．此外， ＭｇＢ_２和 ＭｇＯ共生在 ＳｉＣ晶须的表面，三者之间存在固定的晶体学取向关系：［１１０］ＳｉＣ ／／［１１０］ＭｇＯ／／［１１２０］ＭｇＢ_２和（１１１）ＳｉＣ／／（１１１）ＭｇＯ／／（０００１）ＭｇＢ_２ ＭｇＢ_２相呈六角盘状几何外形，在 Ｍｇ合金中其界面能的各向异性显著．此外，还发现了 ＳｉＣ和 Ｍｇ存在的一种晶体学取向关系： ［１１１］ＳｉＣ／／ ［０００１］Ｍｇ和（２０２）ＳｉＣ ／／（１１２０）Ｍｇ．研究结果表明，在 Ｍｇ合金复合材料中， ＳｉＣ比

B_4C/Na/S.S.三元体系的化学相容性Ⅰ.温度效应及B/C比的影响

在堆用不锈钢包壳管内分别填装不同B/C比的B4C芯块及核级钠 ,以模拟快堆控制棒内的B4C/Na/S .S .三元体系 ,在堆外 5 5 0、65 0和 75 0℃下相互作用 82d。试验后的B4C芯块外观完整 ,未见掉角、龟裂或破碎 ;表面变得粗糙 ,失去原有的金属光泽 ,化学反应产物NaB5 O8等在表面沉积和粘附 ,并导致B4C芯块体积增大 ;芯块的微观结构和晶粒度试验前后无明显变化。包壳管内表面渗B、渗Na和渗C ,渗B和渗Na量均随温度升高和B/C比增大而增加 ,渗C则反之。Na和Na中杂质以及B4C与包壳间的化学反应产物为NaBO2 、Cr2 B、Fe2 B和Ni3 B。B化物的形成使包壳管内表面显微硬度显著增大。

C-SiC-B_4C复合材料的非等温氧化

研究B4C／SiC值不同的三种C－SiC－B4C复合材料在非等温氧化过程中的失重／增重行为。发现B4C／SiC值不同．复合材料的氧化行为有较大差异．当B4C／SiC值为0．2时，复合材料在773～1573K的实验温度区间内表现为净失重；当B4C／SiC值为0．4和0．6时，则在不同的温度区间出现不同程度的增重现象，B4C／SiC值越大，增重越明显；高温（1473K以上）氧化时，B4C／SiC值越大则氧化速率越大。SEM观察到复合材料氧化后．表面生成完整或部分完整的氧化物玻璃保护层，其完整程度大致与复合材料的氧化失重结果相一致。

偶联剂对B_4C／PP共混体系的增容作用

Ｂ４Ｃ／ＰＰ共混纤维是重要的防中子辐射材料。通过Ｂ４Ｃ／ＰＰ共混体系流变性能及纤维的形态结构性能的研究，分析了钛酸酯偶联剂在Ｂ４Ｃ／ＰＰ共混体系中的增容作用，表明了最佳偶联剂的品种和用量分别为ＮＤＺ－１０１和１．５～２．５％．

高固含量Si_3N_4/B_4C水基悬浮体的制备

高固相、低粘度Si3N4/B4C水基悬浮体的制备是实现陶瓷材料凝胶注模成型工艺的关键和前提。以Si3N4和B4C为初始原料,选择合适的分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),通过优选工艺参数,10%的B4C和90%的Si3N4与H2O混合,加入1.5mg/m2PVP,调节pH=10.5,即可制备出固相体积分数为60%,粘度小于1Pa·s的Si3N4/B4C水基悬浮体。

聚变装置第一壁真空等离子喷涂B_4C涂层研究

Ｂ４ Ｃ 涂层提供了低 Ｚ（ 原子序数） 和稳定的耐熔表面。在不锈钢和铜合金基片上直接采用真空等离子喷涂法实现２００ μｍ ～３００ μｍ 厚的 Ｂ４ Ｃ 涂层， 是一种经济、快速且有效的第一壁制造工艺。通过对影响 Ｂ４ Ｃ 涂层质量的诸多工艺参数进行优化， 在温度和气氛可控的条件下实现抗热冲击性能良好的 Ｂ４ Ｃ 涂层。该涂层适于作为核聚变装置第一壁耐等离子冲刷的保护涂层。

烧结温度对原位反应TiB_2/B_4C复合材料的组织与力学性能的影响

为了降低B_4C的烧结温度,提高B_4C断裂韧性,本文以B_4C、TiO_2、活性炭为原料,采用原位反应法热压烧结制备了TiB_2体积分数为10％的TiB_2/B_4C复合材料。探索了烧结温度对复合材料组织和力学性能的影响规律。结果表明,随烧结温度的提高,复合材料的抗弯强度和断裂韧性先增大后减小,在2050℃时有最大值,分别为544MPa和6.3MPa·m^(1/2),弹性模量和断裂韧性变化不大。随烧结温度的升高,基体和第二相晶粒逐渐长大。采用2050℃/1h/35MPa为最佳烧结工艺。

Ni对C－B_4C－SiC复合材料显微结构与性能的影响

本文研究了烧结助剂Ｎｉ对Ｃ－Ｂ_４Ｃ－ＳｉＣ复合材料显微结构与性能的影响．Ｘ射线衍射表明Ｎｉ在烧结温度下与ＳｉＣ，Ｂ_４Ｃ人发生反应在晶界生成Ｎｉ_（４．６）Ｓｉ_２Ｂ，并产生液相，有效地促进了Ｃ－Ｂ_４Ｃ－ＳｉＣ复合材料的烧结，抑制了晶粒的长大，使复合材料密度与强度大幅度地增加，电阻率下降；同时Ｎｉ_（４．６）Ｓｉ_２Ｂ在氧化时生成致密的２ＮｉＯ·Ｂ_２Ｏ_３，包裹了易氧化的Ｂ_４Ｃ和Ｃ，有效地防止了复合材料的氧化，从而大大提高了制品的抗氧化性能．

共沉淀法原位合成TiB_2/B_4C陶瓷复合粉体

采用共沉淀技术,以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料原位合成了TiB2/B4C陶瓷复合粉体.利用TEM研究了溶液的pH值和氨水滴定速度对Ti(OH)4包覆B4C效果的影响,利用X射线衍射仪研究了合成温度对陶瓷复合粉体物相的影响,并分析了TiB2/B4C陶瓷复合粉体的合成热力学.实验结果表明:当溶液的pH值为5,氨水的滴定速度为2 mL/min时,Ti(OH)4包覆B4C效果最佳,当合成温度高于1 350℃时,可以合成出TiB2/B4C陶瓷复合粉体.

B_4C增强Fe基活性氩弧熔覆层的冲蚀磨损性能

目前,关于活性氩弧熔覆Fe基B_4C复合陶瓷涂层的研究较少。为了降低弧氩熔覆层的制备成本并提高其性能,同时拓宽固体废物粉煤灰的应用领域,以粉煤灰为活性剂,在Q235钢表面氩弧熔覆Fe基B_4C层。通过研究粉煤灰活性剂对熔覆层成分、金相组织、显微硬度以及耐冲蚀性能的影响,验证粉煤灰作活性剂应用于氩弧熔覆技术的可行性。结果表明:普通氩弧熔覆层中发生了原位反应,生成了Fe_2B、Fe_3B等新相,熔覆层显微硬度300HV左右,在冲蚀介质转速为200,300,400 r/min时,耐冲蚀性能分别为基材的2.17,2.19,2.52倍;粉煤灰活性氩弧熔覆层除生成Fe_2B、Fe_3B外,还生成了Fe_3.5B、Fe_5Si_3、Fe_2Al B_2和Fe_3Al_2Si3等新相,熔覆层显微硬度稍有提高,最高达450 HV,在冲蚀介质转速为200,300,400 r/min时,耐冲蚀性能分别为基材的4.28,4.57,6.46倍。

B_4C控制棒高温氧化研究现状

以B_4C为中子吸收材料的反应堆堆芯发生严重损毁时,B_4C与高温蒸汽发生氧化反应,从而对堆芯降级和重新定位产生强烈的影响。综述了近十年来高温范围内B_4C控制棒行为的研究现状和研究成果,归纳总结出B_4C氧化动力学原理及氧化模型,详细介绍了当前先进的B_4C控制棒行为计算程序,并指出该领域国内研究的不足之处。