B_4C/6061铝基复合材料疲劳性能及断裂机制

基于轻质、高强和耐磨等诸多优势,铝基碳化硼复合材料已成为集结构/功能一体化的新型材料。本文采用粉末冶金及轧制方法,制备出厚度3.5 mm、碳化硼质量分数为33%的B4C/Al复合材料板材,并对其疲劳性能和断裂机制进行分析。在1×107循环次数下,铝基碳化硼复合材料板材的疲劳强度达到110 MPa。采用SEM对疲劳断口进行观察,结果表明B4C/Al复合材料疲劳断口可清楚的看到裂纹的萌生、扩展和失稳断裂的典型特征,但存在多种形式的疲劳启裂源。疲劳裂纹扩展路径取决于裂纹尖端塑性区的半径和B4C颗粒的间距大小,当增强颗粒的间距小于塑性区半径时,裂纹主要沿着颗粒的连接界面或断裂的碳化硼颗粒扩展,当增强颗粒的间距大于塑性区半径时,有利于裂纹尖端钝化,减缓裂纹的扩展和方向改变。

铝基碳化硼复合材料10B面密度测量及其均匀性评价

采用热等静压法制备B4C质量分数为31%的铝基碳化硼板材,尺寸为3 mm×200 mm×5000 mm,测试Al-31%B4C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10B面密度,推算3.05 mm厚的工程板10B面密度值范围为0.0352~0.0389 g·cm^-2,结果显示所测Al-31%B4C板材各处的10B面密度均匀,满足中子吸收工程板对10B面密度的要求。

选区激光熔化制备(SiC_(p)-B_(4)Cp)/Al复合材料及其性能

以SiC和B_(4)C为增强相、纯Al粉为基体原材料,采用选区激光熔化(SLM)法在粉层厚度和扫描间距均为0.05 mm、扫描速率为300 mm/s、激光功率为350 W的成形条件下,制备了Si C_(p)-B_(4)C_(p)[质量比m(SiC_(p)):m(B_(4)C_(p))=1:1]增强的Al基((SiC_(p)-B_(4)C_(p))/Al)复合材料,研究了SiC_(p)-B_(4)C_(p)含量[10%、15%及20%(质量分数)]对SLM成形(SiC_(p)-B_(4)C_(p))/Al复合材料显微组织、显气孔率、显微硬度、摩擦磨损性能和抗折强度的影响。结果表明:当SiC_(p)-B_(4)C_(p)含量为10%时,试样显气孔率最小且抗折强度最大,分别为4.5%和177 MPa;SiC_(p)-B_(4)C_(p)含量为20%时试样的硬度最高、磨损率和摩擦系数最小,分别为172.6 HV_(0.1)、3.4×10^(-5 )mm^(3)N^(-1)m^(-1)和0.4。

过渡元素改善B_4C/Al材料界面润湿性的机理研究（英文）

B_4C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,但工业上常用的液态搅拌法制备过程中存在着界面润湿性差的问题。结合实验及第一性原理的方法,通过研究Al(111)/AlB_2(0001)和Al(111)/TiB_2(0001)界面的结构来分析工业上添加过渡元素Ti对B_4C/Al界面润湿性的改善机制。通过计算发现,Al(111)/TiB_2(0001)界面相对Al(111)/AlB_2(0001)界面具有更高的粘附功值,说明其界面结合更强。进一步对比Ti掺杂二硼化物和AlB_2的偏态密度结构,发现Ti掺杂体具有较低的反键态,表明Ti-3d和B-2p轨道电子杂化后,在B、Ti原子间形成了较强的化学键,从而促进了Al(111)/TiB_2(0001)界面处的强结合作用,提高了Al(111)/TiB_2(0001)界面粘附功,故而改善了B_4C/Al界面的润湿性。根据同样的理论依据,V掺杂体也具有较低的反键态,V和B之间的强结合效果或许能够改善B_4C/Al界面的润湿性,成为又一理想的溶体改性掺杂元素。