联合添加微量Sc、Zr元素对B4C/7075Al复合材料力学性能和腐蚀行为的影响

限制高强度B4C/Al复合材料工程应用的关键为腐蚀问题,添加微量合金元素是提高其耐蚀性的有效措施。采用压力浸渗法制备了B4C/7075和添加微量Sc、Zr元素的B4C/7075-0.15Sc-0.35Zr复合材料,利用扫描电镜、透射电镜、弯曲性能测试、拉伸性能测试、中性盐雾试验和电化学测试对比研究了联合添加Sc和Zr元素对B4C/7075Al复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:添加Sc和Zr元素后,复合材料的抗弯曲强度和抗拉强度升高,腐蚀速率降低,腐蚀电流密度(Jcorr)下降,耐蚀性增强,这是因为添加Sc和Zr元素后,复合材料的晶界析出相细小且不连续分布,无析出带(PFZ)消失。

B4C对复相氮化物结合碳化硅材料抗CO侵蚀性能的影响

分别制备了复相氮化物结合碳化硅材料(编号O^#)和添加0.5%(w)B 4C的复相氮化物结合碳化硅材料(编号B^#),研究了其在1000℃、CO气氛(C+CO 22CO反应营造)中分别侵蚀100、200、300和400 h后其质量变化率、显气孔率、抗折强度保持率以及物相组成和显微结构的变化。结果表明:添加B 4C的复相氮化物结合碳化硅材料通过将纤维状Si 2N 2O变为六方板片状,提高了其动力学稳定性,对材料长期服役过程中各项性能的稳定有利;添加B 4C的复相氮化物结合碳化硅材料抗CO侵蚀后,基质致密且和骨料界面结合紧密,抗折强度保持率为110%,抗CO侵蚀性明显变好。

白炭黑、B_4C改性酚醛树脂粘接石墨高温性能研究

在 B4C改性酚醛树脂 (phenol- form aldehyde resin,PF)高温粘接剂的基础上 ,向其中添加白炭黑 (超细Si O2 )制备新型粘接剂 ,并对石墨材料进行粘接和热处理 ,测试了不同温度热处理后的粘接强度。结果表明 ,2 5 5 0℃处理后新型粘接剂仍具有理想的耐热温度和粘接强度。利用扫描电镜 (SEM)对样品断面形貌进行观察 ,研究了粘接界面的组成和结构变化及其与粘接性能之间的关系。实验结果表明 ,白炭黑的添加 。

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/Al复合材料的研究进展及展望

综述了国内外B4C/Al复合材料的制备过程、反应产物、结构及主要性能。指出B4C/Al复合材料的主要反应产物为B4C、Al、Al4BC(Al3BC)、AlB24C4、AlB2、Al3B48C2及Al4C3,并讨论了B4C/Al复合材料界面反应产物对材料性能的影响和解决途径。同时指出B4C/Al梯度复合材料必将成为研究的发展方向。

核反应堆控制材料—B_4C的研究

本文通过试验确定了B_4C合成反应的最佳温度。x射线衍射分析表明:合成物为六方碳化硼和少量的游离碳,晶格常数测定及化学分析表明B/C小于4。分别采用常压烧结和热压烧结制成了B_4C陶瓷试样,测定和研究了不同烧结温度下,B_4C陶瓷的密度、气孔率、晶粒大小、抗弯强度及其相互关系,确定了B_4C的最佳烧成温度。用扫描电镜测定B_4C烧结体的晶粒尺寸为3～15μm,由膨胀仪测出B_4C的热膨胀系数为4.45～5.5×10^(-6)/℃。

B_4C在石墨高温粘接过程中的组成和结构变化及改性机理

以酚醛树脂 (Phenol- form aldehyde resin,PF)和 B4C为原料制备的高温粘接剂 ,对石墨材料进行粘接 ,并在 2 0 0℃、80 0℃和 15 0 0℃进行热处理。对粘接样品的强度测试结果表明 ,粘接部件具有较高的耐热温度和粘接强度。利用扫描电镜 (SEM)和 X射线衍射 (XRD)对不同温度热处理后的粘接界面结构形貌及粘接剂组成进行了分析 ,研究了酚醛树脂中的 B4C添加剂在粘接过程中的结构变化及其对提高粘接性能的作用机理。

由聚碳硅烷生成纳米SiC颗粒增强B_4C基复相陶瓷的结构与性能

制备了由聚碳硅烷（PCS）为先驱体裂解形成的纳米SiC增强的B4C基复合材料,并与直接球磨混合法制备的纳米SiC增强的B4C基复合材料进行了对比研究.实验结果表明,先驱体法制备的复合材料形成一种复杂的晶内/晶间结构;B4C内部的纳米SiC和Al2O3内部的少量纳米SiC、晶界处的层片状Sic、B4C晶粒内部的SiC亚晶界结构.材料的断裂方式以穿晶断裂为主,形成晶内裂纹扩展路径,增强了材料的韧性.采用PCS为先驱体工艺制备高性能的纳米复相陶瓷,其组织均匀性、致密度和力学性能均优于直接机械混合制备的纳米复合材料.

TC4合金表面激光熔覆B_4C及B_4C+Ti粉末涂层的微观组织

利用XRD,SEM和EDS分析手段对B4C和B4C+10%Ti(质量分数,下同)激光熔覆层的微观组织进行了分析。结果表明,TC4合金表面B4C与B4C+10%Ti激光熔覆层的组成相基本相同,均由TiC1-x,TiB,TiB2和Ti相组成,说明在TC4合金表面熔覆过程中有一部分Ti进入熔覆层并与B4C发生化学反应原位生成了TiB,TiB2和TiC1-x相。TiC1-x相以树枝状相形式存在,TiB2相以粗大须状相形式存在,TiB相以细小须状相形式存在。熔覆层与基底结合良好,没有发现裂纹与孔洞。基底热影响区呈淬火组织形貌,为典型的针状马氏体组织特征。与B4C激光熔覆层相比,B4C+10%Ti激光熔覆层的组织细小,TiB相含量增多,TiB2相含量减少。

La_2O_3-B_4C系反应合成LaB_6粉末

系统研究了利用 Ｌａ２Ｏ３和 Ｂ４Ｃ粉制备 ＬａＢ６粉末的反应合成工艺 Ｌａ２Ｏ３－Ｂ４Ｃ系反应热力学分析表明反应产物的气体分压对 ＬａＢ６的形成有重要影响，减小气体分压可以明显降低 ＬａＢ６的合成温度，结合 ＤＴＡ 测定结果，确定了 ＬａＢ６粉末的合成温度．利用Ｘ射线衍射分析了不同温度和保温时间条件下所生成粉末的相组成，并分别用扫描电镜和化学分析方法分析了所生成 ＬａＢ６粉末的颗粒尺寸、形貌及纯度实验结果表明， Ｌａ２Ｏ３－Ｂ４Ｃ系制备 ＬａＢ６粉末的优化工艺是真空度 １３３ Ｐａ，１６７３ Ｋ保温２．５ ｈ，所合成的ＬａＢ６粉末颗粒比较规整，大多呈近似圆球形，平均直径３μｍ，纯度达９８．２％．

B_4C对激光熔覆钴基合金涂层组织与耐磨性的影响

运用 5kWCO2 连续激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金涂层 (Co5 5 )及Co基合金中添加 2 0 %B4C(体积分数 )的复合涂层 (B4C/Co) ,研究了B4C对熔覆层组织、显微硬度及耐磨性的影响。结果表明 ,两种熔覆涂层均为树状枝晶生长的亚共晶组织。Co5 5涂层主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织γ与 (Cr,Fe) 7C3 组成 ;B4C/Co涂层主要由γ -Co ,Cr7C3 ,Cr2 3 C6,CrB2 和Fe2 3 (C ,B) 6组成 ,添加的B4C粒子在熔覆过程中全部熔解 ,但B4C/Co涂层组织与Co5 5相比明显细化。B4C/Co涂层的显微硬度及耐磨性比Co5 5涂层都明显提高 。

混粉方法对SiC_p(B_4C_p)/Al复合材料增强体颗粒分布均匀性的影响

采用定性和定量手段系统比较了高能球磨法与常规混合法对ＳｉＣｐ（Ｂ４Ｃｐ）／Ａｌ复合材料增强体颗粒分布均匀性的影响。研究结果表明：高能球磨法能使增强体颗粒弥散均匀分布于基体中，是实现增强体颗粒均匀分布的最有效的方法；常规混合法制备的复合材料存在增强体颗粒的偏聚现象，颗粒偏聚程度与混粉方式和混粉时间有关，干混存在最佳混粉时间，而湿混时混合物均匀度随混粉时间延长而不断提高。

碳含量对反应烧结SiC/B_4C力学性能的影响(英文)

采用渗硅反应烧结工艺制备了SiC/B4C复合材料,并研究了碳含量对复合材料的力学性能及微观结构的影响。结果表明,SiC/B4C复合材料的力学性能(硬度、抗弯强度、韧性)随着碳含量的增加呈先增强后减弱的趋势。在碳含量为10vol%的条件下,复合材料的综合性能最佳,其硬度、抗弯强度和韧性分别为19.63 Gpa、358 MPa和3.96 MPa?m1/2。此外,当碳含量不足10vol%,复合材料的组织随碳含量增加均匀性提高;当碳含量超过10vol%,显微组织均匀性变差,并且添加碳粉后,复合材料由沿晶、穿晶混合断裂向穿晶断裂转变,最终导致SiC/B4C复合材料力学性能的改变。

B_4C陶瓷材料的无压烧结与性能

以碳化硼微粉作为原料,选用SiC和C为烧结助剂,研究了SiC和C对无压烧结B4C材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.结果表明,最佳烧结温度为1975℃,保温时间是30min.SiC和C的质量分数对材料密度、硬度和抗折强度的影响都是先增大后减小.烧结助剂SiC和C的最佳添加量分别为6%和5%(质量分数)时,得到相应的无压烧结B4C陶瓷材料的最佳力学性能:体积密度为2.45g/cm3,维氏硬度为35GPa,抗折强度为240MPa,断裂韧性为3.0MPa.

ZrB_2颗粒增韧B_4C陶瓷的原位合成

采用机械混合法无压烧结原位合成ZrB_2/B_4C陶瓷复合材料,研究了ZrB_2含量对复相陶瓷主要性能的影响,分析了复相陶瓷的增韧机理．结果表明,当ZrB_2的体积分数为16%时,相对密度最大约为94%,维氏硬度为39．5 GPa,抗折强度为320 MPa,断裂韧性为3．10 MPa·m^(1/2)．由B_4C基体和ZrB_2颗粒热膨胀系数不匹配引起的裂纹偏转是ZrB_2/B_4C复相陶瓷增韧的主要原因．

B_4C/Al复合材料力学性能及其断裂机理的研究

对无压浸渗法制备的B4C/Al复合材料进行了力学性能测试。结果表明,B4C/Al复合材料的抗弯强度和断裂韧性与单一B4C材料相比有显著提高。B4C/Al复合材料的抗弯强度及断裂韧性分别比单一B4C提高了18.39%和75.27%,但其硬度降低。B4C/Al复合材料经扫描电镜和背散射仪分析后发现,无压浸渗法制备的B4C/Al复合材料中没有大尺寸的显微缺陷,组织分布比较均匀、致密;B4C以连续的骨架结构存在,而渗入的铝相也以连续基体的形式存在;单一B4C存在较多的穿晶断裂,而B4C/Al复合材料的断裂方式主要以沿晶断裂为主,这是B4C/Al复合材料断裂韧性提高的主要原因。

B_4C和Al在高温条件下的化学反应及相组成的研究

采用X射线衍射和差热分析系统研究了B4C和Al在高温条件下的化学反应和相组成。研究结果表明:B4C和Al在0~1 500℃温度区间内反应生成相有Al3BC、AlB2、Al4C3和AlB12C2。在该区间内,B4C和Al生成新相的反应分为三个阶段:Al3BC和AlB2相在625~690℃温度区间反应生成;Al4C3相在1 150~1 185℃温度区间反应生成;AlB12C2相在1 320~1 350℃温度区间反应生成。分析了无压浸渗法所制备B4C/Al复合材料的相组成,并测试了其力学性能。

浸渍—挤压(SiC_w+B_4C_p)/Mg(AZ91)复合材料的微观组织

利用透射电子显微术研究了浸渍挤压 (SiCw+B4Cp) /Mg(AZ91)复合材料的微观组织结构。结果表明 ,B4Cp/Mg界面处生成了很多MgO和MgB2 反应产物 ,而SiC/Mg界面处反应产物较少。基体中形成了大颗粒体心立方结构的Mg17(Al,Zn) 12 相和未知的弥散小颗粒物相。大量观察及综合分析表明 ,SiC和Mg之间不存在固定晶体学位向关系 ,只可能出现一些择优取向关系 ,出现几率较大的取向关系为 :{ 111} SiC∥ { 0 0 0 1} Mg,〈1—0 1〉SiC∥〈112 —0〉Mg和 { 111} SiC∥ { 10 1—0 } Mg,〈11—0〉SiC∥〈12 —10〉Mg。

气压对自蔓延高温还原合成B_4C的影响

通过Ｂ２Ｏ３ＭｇＣ 体系的自蔓延高温还原反应， 成功地制备出了Ｂ４Ｃ 粉。由于Ｍｇ 的高挥发性， Ｍｇ 与Ｂ２Ｏ３ 的反应受到环境气压的影响。低压下燃烧时， 由于Ｍｇ 的挥发造成燃烧温度低于Ｂ 的熔点， 生成的Ｂ４Ｃ 颗粒尺寸约０ ．４ μｍ 。１０ ＭＰａ 下反应物的挥发受到抑制， 使燃烧温度达到或超过硼的熔点， 生成的Ｂ４Ｃ 颗粒尺寸约５μｍ 。在１００ ＭＰａ 下， 由于氩气的热导率增加， 使得热损失增加， 造成燃烧温度反而较１０ ＭＰａ 下有所降低。

B_4C加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉、硅粉、球沥青、硅微粉、氧化铝微粉及高铝水泥为细粉,按大颗粒、中颗粒、细粉的质量比为55∶15∶30配料,分别外加0、0.2%、0.4%、0.6%的碳化硼细粉,加水和少量减水剂共混后,振动成型为160 mm×40 mm×40 mm的试样。自然干燥24 h脱模后,再自然干燥24 h,在空气气氛中分别于800、1 000、1 200、1 550℃下热处理3 h。检测各温度热处理后试样的线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度以及抗氧化性,高温抗折强度是在空气气氛中于1 400℃0.5 h进行检测,并利用XRD分析部分试样经高温抗折试验后的物相组成。结果表明:由于B4C在较低温度下氧化产生少量液相,一方面促进了材料的烧结,增大了中温强度;另一方面在材料表面形成防氧化膜,阻碍了炭素材料的氧化,利于次生β-SiC的形成,因而增大了浇注料的高温抗折强度。在本试验条件下,B4C加入量为0.4%时,浇注料的力学性能最好。