热压合成C-B_4C(TiB_2)-SiC复合材料的氧化行为

以1950℃下原位合成热压烧结生成的C-B4C(TiB2)-SiC复合材料在600℃,800℃,1000℃,1200℃,1400℃空气中的恒温氧化行为,TG/DTA实验为基础,结合材料的显微结构,研究了不同温度区间复合材料在静态空气中的氧化机理,计算出氧化反应激活能,并对氧化层表面的相组成形貌以及氧化层剖面的显微组织进行了分析。结果表明该复合材料的氧化动力学曲线主要为抛物线形。扫描电镜照片显示氧化剖面层分成3层,不同的氧化温度,其表面氧化膜有不同的缺陷。

共沉淀法原位合成无压烧结TiB_2/B_4C陶瓷复合材料

以TiCl4溶液和B4C粉末为主要原料,采用共沉淀、原位合成无压烧结技术制备了TiB2/B4C陶瓷复合材料。研究了原料配比、烧结温度对TiB2/B4C陶瓷复合材料的烧结性能、显微组织和力学性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜等分析手段,分析了TiB2/B4C陶瓷复合材料的物相组成、显微组织和断裂特征。研究结果表明:当成分质量配比TiB2:B4C为40:60时,材料最大相对密度为98.5%T.D;在最佳成分配比下,随着烧结温度的升高,原位合成制备的TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度均为先升高后降低,材料的最佳烧结工艺为2050℃,1h。在最佳烧结工艺下,TiB2/B4C陶瓷复合材料的密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性达到最佳值分别为3.17g/cm3,31.5GPa,381MPa和5.1MPa·m1/2。

B_4C量对TiC-TiB_2颗粒增强金属基复合材料涂层制备的影响

对Al-B4C体系下B4C的量与原位内生TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层制备之间的关系进行了研究。结果表明,Al:B4C质量比大于9:1可制备出高质量的TiC-TiB2颗粒增强金属基复合材料涂层,提高Al:B4C质量比虽有利于涂层的制备,但不利于涂层中增强相体积分数的提高。Al在涂层制备过程中的作用主要是降低单位体积内参加反应物的量、降低生成TiC-TiB2反应的门槛温度和充当除氧剂的作用,为涂层的制备提供了一种更加便利的途径。

TiB_2含量对原位反应合成TiB_2/B_4C复合材料的组织结构和力学性能的影响(英文)

以B4C,TiO2和石墨粉为原料,采用原位反应热压烧结工艺(2050℃,35MPa,1h)制备了致密的TiB2含量为10%～40%(体积分数)的TiB2/B4C复合材料,并对复合材料的组织结构和力学性能进行了研究。扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析结果表明:在B4C晶内及晶界处均匀分布着纳米或亚微米级的TiB2颗粒,随着TiB2含量的增加,弹性模量和断裂韧性明显增大,而弹性模量和抗弯强度却随之减小。40%(体积分数)TiB2/B4C复合材料具有高的断裂韧性,高达8.2MPam1/2,主要增韧机制由微裂纹增韧和裂纹偏转增韧。

等离子加热反应合成TiB_2-B_4C-Fe_3(C,B)复合材料研究

以Ti、B4C和Fe粉为原料,采用等离子束加热反应合成TiB2-B4C-Fe3(C,B)复合材料,并研究复合材料的物相、组织结构和显微硬度。结果表明:反应生成物相主要有TiB2、B4C以及Fe3(C,B)。由于等离子束的快速加热、冷却以及散热具有方向性,板条状TiB2晶粒沿散热最快的方向生长,与白色的Fe3(C,B)相间分布,未反应的B4C被挤压在板条之间;等离子束电流影响单位时间内输入试样的热量,电流越大越有利于TiB2的长大,但降低复合材料硬度。

原位生成TiB_2增强B_4C基复合材料设计与反应热力学研究

本文采用原位生成法设计了SiC TiB2 B4C和Al2 O3 TiB2 B4C两种新型多元颗粒增强B4C复合材料。根据原位反应生成TiB2 增强相的组织设计思路 ,通过计算反应生成焓ΔH和自由能ΔG的热力学数据 ,证明了原位反应制备所设计材料的可行性。经研究原位反应过程 ,发现原位反应经过若干不稳定中间相的过程 ,最终形成预期设计的多元增强相成分。

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。

TiB_2-B_4C陶瓷复合材料的微观组织和机械性能

研究了TiB_2/B_4C复合材料的显微组织和力学性能,发现含有20-30wt-％B_4C的TiB_2材料,强度和硬度均有显著地提高,而原有较高的K_(IC)值保持不变。TiB_2-30wt-％B_4C抗弯强度达到782MPa,维氏硬度达到26.2GPa,断裂韧性为7.2MPam^(1/2);而单相TiB_2材料的强度、硬度和断裂韧性分别为450MPa,21GPa和7.0MPam^(1/2)。本文还对强化及裂纹扩展机理进行了探讨。

无压烧结Al_2O_3/B_4C复合材料的组织与性能

利用金相显微镜、SEM、抗折试验机和维氏硬度计研究了无压烧结Al2 O3 /B4C陶瓷复合材料的组织与性能 .结果表明 ,B4C可细化Al2 O3 材料的晶粒 ,提高材料的机械性能 ,当B4C的质量分数为1 0 %时 ,材料的抗折强度最高为 5 60MPa ,当B4C的质量分数为 2 1 5 %时 ,材料的维氏硬度最高可达2 2 1GPa.文中还对材料的氧化性能进行了研究 .

高含量B_4C铝基复合材料在H_2SO_4溶液中的腐蚀行为

通过电化学分析与测试,研究B4C体积分数分别为20%、30%、40%的B4C/Al基复合材料及其基体合金(6061铝合金)在不同浓度及不同温度的硫酸溶液中的腐蚀行为。由动态极化曲线和阻抗谱得到相应的电化学参数,并利用阻抗分析软件对该复合材料和基体合金腐蚀过程的等效电路进行模拟,分析腐蚀机理,通过Arrhenius方程计算腐蚀过程中B4C/Al基复合材料与6061铝合金的反应活化能,并分析两者的焓变与熵变,对腐蚀前后2种材料界面的微观结构进行观察。结果表明:B4C/Al基复合材料在硫酸溶液中的腐蚀速率随B4C颗粒含量增加而增大,基体铝合金在硫酸中的耐腐蚀性能高于B4C/Al基复合材料。B4C/Al基复合材料和基体铝合金在硫酸中的腐蚀速率都随硫酸溶液浓度增加而增大;当溶液温度升高时,二者的腐蚀速率都快速增加。B4C/Al基复合材料和Al基体合金在硫酸溶液中的腐蚀都表现为明显的点蚀。铝基体材料在硫酸溶液中的反应活化能大于B4C/Al基复合材料,计算所得活化焓与活化熵的值均表明复合材料的腐蚀反应比基体合金更容易进行,因而遭受腐蚀更严重。

层厚比和硬夹层组成对B4C-BNNTs/TiB2-B4C层状陶瓷复合材料性能的影响

以B4C为基体层材料,BNNTs为基体层补强增韧剂,TiB2为硬夹层,采用水基流延成型和热压烧结工艺制备了B4C-BNNTs/TiB2-B4C层状陶瓷复合材料。研究了基体层与硬夹层的层厚比、硬夹层组成和烧结温度对层状陶瓷复合材料的显微结构和力学性能的影响。实验结果表明：当层厚比为1,硬夹层组份为80 wt%TiB2＋20 wt%B4C,烧结温度为2050℃时,可以制备出力学性能良好的B4C-BNNTs/TiB2-B4C层状陶瓷复合材料,其抗弯强度和断裂韧性分别达到570.54 MPa和7.74 MPa·m^1/2。

B_4C-BNNTs/TiB_2-B_4C层状复合材料层间残余应力分析及界面组成优化

采用ANSYS软件对B_4C-BNNTs/TiB2-B_4C层状复合材料中硬夹层含不同体积分数B_4C时的残余应力进行了分析,结果表明,随着B_4C含量的增加,复合材料的层间残余应力呈下降趋势。基于分析结果,采用热压烧结工艺制备了硬夹层含不同体积分数B_4C的复合材料样品。研究了B_4C体积分数对B_4C-BNNTs/TiB_2-B_4C层状复合材料层间残余应力、界面结合情况、相对密度及力学性能的影响。结果表明:当B_4C含量为15 vol%时,可得到最佳结果,此时材料的相对密度、抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为99.1%、509 MPa、7.49 MPa·m^(1/2)和38.6 GPa。

掺加SiC晶须对B_4C-Al_2O_3复合材料性能的影响

B4C－ 20vol％ Al2O3和 B4C－ 30vol％ Al2O3两种材料分别掺加了 15vol％ (体积比 )的 SiC晶须 (SiCw)在 1850℃、 35MPa下热压烧结 40min。结果表明： SiCw的掺入，使复合材料的力学性能下降，特别是 B4C－ 30vol％ Al2O3材料的性能下降更为明显，弯曲强度和断裂韧性由原先的 389.5MPa和 5.76MPa· m1/2，分别下降到 293.4MPa和 4.11MPa· m1/2。通过分析找出了 SiCw对复合材料性能产生影响的原因。

B_4C/TiB_2层状复合陶瓷的制备与性能研究

以工业碳化硼和硼化钛粉末作为原料,采用水基流延成型和热压烧结方法制备了B4C/TiB2层状复合陶瓷。研究了层厚比、层数和B4C/(1-X)wt%TiB2+Xwt%B4C层状复合陶瓷的夹层组分与力学性能之间的关系。探讨了B4C/(1-X)wt%+Xwt%B4C层状复合陶瓷的增韧机理。

原位反应生成TiB_2对B_4C/TiB_2复合陶瓷力学性能和结构的影响

研究了原位反应生成TiB2对B4C/TiB2复合陶瓷维氏硬度、断裂韧度、抗弯强度和微观结构的影响。结果表明,适量TiB2的生成可以抑制B4 C/TiB2复合陶瓷晶粒的长大,可使材料获得均匀致密的显微组织结构;而且原位反应的发生促使B4 C/TiB2复合陶瓷断裂机制由穿晶断裂为主转变为穿晶与沿晶结合的断裂机制。B4 C和TiB2晶粒尺寸都随着原位生成TiB2含量的增加而降低。B4C/TiB2复合陶瓷的抗弯强度随晶粒增大而降低,其断裂韧度随晶粒尺寸的变化关系较为复杂,这种变化关系主要与断裂韧度对裂纹扩展路径长度的依赖性有关,本文利用裂纹扩展阻力(R)曲线的斜率解释了这种变化。

B_4C-TiB_2复相陶瓷材料的研究进展

往B4C中添加适量TiB2形成B4C-TiB2复相陶瓷既可以保留B4C的超硬、低密度等优良性能,又可通过提高陶瓷材料的致密度来改进材料的力学性能,还可降低材料的电阻率使其满足电火花加工的要求,因此B4C-TiB2复相陶瓷是最具有潜力的一类B4C基复合材料。本文从粉体制备、烧结致密化、显微结构、力学性能、电学及加工性能等方面就B4C-TiB2复相陶瓷的最新研究进展作了系统的阐述并对其发展方向做了展望。

TiB_2含量和烧结温度对B_4C/Al_2O_3基复合陶瓷的影响

利用原位反应热压工艺制备了B4C/Al2O3基复合陶瓷,研究了TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷力学性能和微观结构的影响。结果表明,当TiB2含量低于8.7%时,随原位反应生成的TiB2含量的增加,有效的促进了B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷的烧结,提高相对密度,改善了力学性能。当烧结温度低于1900℃时,其力学性能随烧结温度增加而提高;当超过1900℃时,其力学性能随烧结温度的提高而降低。在1900℃,60 min时,B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷获得最佳综合力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为24.8 GPa、4.82 MPa.m1/2和445.2 MPa。

B4C粒度对45钢基表面复合材料组织的影响

研究了Ti、B4C和Ti-Fe混合粉体系自蔓延高温合成制备金属基复合材料时,B4C粉粒度对复合材料组织的影响。结果表明,B4C粉末粒度减小,有利于促进高温钢液点燃合金粉末预制块中的各组元,使得各组元的反应充分;生成的TiC和TiB2增强颗粒的数量也随着增加,且尺寸呈现趋于细小的趋势。当B4C粉末粒度为500目时,复合材料距离复合层外表面0.5 mm处的硬度为1 693 HV。

B_4C/TiB_2复相陶瓷材料的研究进展

综述了B_4C/TiB_2复相陶瓷的烧结工艺,以及原料粉体粒径和第三组元对复相陶瓷性能的研究进展。对比了热压烧结、放电等离子烧结和无压反应烧结B_4C/TiB_2复相陶瓷相对密度和力学性能的差别,比较了三种烧结工艺的优缺点;总结了多种金属单质、金属氧化物、碳、过渡金属碳化物等第三组元,以及粉体粒径对复相陶瓷烧结工艺性等性能的影响规律;展望了B_4C/TiB_2复相陶瓷制备技术的发展趋势。

碳热还原法合成B_4C及B_4C/TiB_2复合粉末的研究

以工业硼酸、碳黑及TiO_2为原料,经碳热还原法于1650～1800℃合成了纯B_4C及TiB_2含量分别为10～20vol％的B_4C/TiB_2复合粉末,同时确定了原料B/C摩尔比,进行了热力学分析并探讨了球磨工艺、TiB_2的生成对粉末合成的影响。结果表明:原料及产物的B/C摩尔比分别为4.4和3.98～4.03,产物纯度均大于99wt％;湿法球磨可迅速消除粉末的团聚现象,降低原始粉末的粒度,TiB_2颗粒较均匀分散于B_4C中,呈近圆片状,TiB_2的生成有助于降低B_4C/TiB_2的合成温度,由1800℃降至1650℃,并改善了B_4C的颗粒形状,由无定形态变为近球形及条状。