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。

B_4C加入量对氩弧熔覆Ni-Cr-W合金涂层组织及耐蚀性能的影响

为改善Ni基合金涂层的组织及耐蚀性,采用氩弧熔覆技术在40Cr钢基体表面制备Ni-Cr-W基/B_4C复合涂层,主要研究了B_4C加入量对涂层显微组织、显微硬度以及耐蚀性能的影响。结果表明:合金涂层显微组织由平面晶、柱状晶和树枝状晶等组成;当B_4C含量为5%时,涂层熔覆层的组织明显发生细化;当B_4C含量超过5%时,熔覆涂层表面出现气孔和裂纹等缺陷,内部夹杂增多,涂层质量下降;B_4C的加入提高了合金涂层的硬度,当B_4C含量达到5%时表面硬度较高,达到1 027.4 HV_(0.5N),B_4C含量继续升高,硬度变化不大;B_4C的加入降低了熔覆层耐蚀性,当B_4C含量为5%时耐蚀性相比未加B_4C时的下降不多,耐蚀性较好。

碳钢表面激光熔覆铁基B_4C陶瓷涂层的组织与性能

利用5 kW横流连续CO2激光器,采用粉末预置法在Q235钢表面进行了激光熔覆铁基B4C陶瓷涂层的试验研究。通过试验,优化了工艺参数,深入分析了熔覆层的显微组织及相组成,测试了熔覆层显微硬度、耐磨损及耐腐蚀性能。结果表明,铁基B4 C陶瓷复合涂层与基体达到良好的冶金结合,熔覆层组织主要是由短小柱状枝晶与细小的等轴晶组成,其组成相为α-Fe、Fe3 C、Fe3(B,C)、Fe2 B、CrB、Cr23 C6等化合物,熔覆层中还发现未熔的B4 C颗粒。与基体相比,熔覆层显微硬度显著提高,最高可达到1372 HV0.2,约为基体188 HV0.2的7倍;磨损实验表明,熔覆层与基体表面都出现了磨粒磨损特征的犁沟,熔覆层表面磨损的犁沟比基体浅且细密,熔覆层的耐磨性能显著提高。电化学测试结果也表明,熔覆层的耐腐蚀性能也得到了提高。

C/C复合材料ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的微观结构及氧化机理

为提高C/C复合材料在高温富氧环境中的抗氧化性能,采用两步刷涂+化学气相沉积法在C/C复合材料表面制备含Si_3N_4、MoSi_2、TaC等添加剂的ZrB_2-SiC基多层复合陶瓷涂层。利用XRD和SEM等分析测试手段研究涂层的物相组成和微观结构,并分析讨论涂层在900和1500℃的等温抗氧化机理。结果表明:利用两步刷涂+化学气相沉积法制备的ZrB_2-SiC基复合陶瓷涂层整体厚度约为200μm。Si3N4、MoSi_2可很好地促进ZrB_2-SiC基氧阻挡层的高温烧结,使涂层致密化,并提高涂层在900℃的抗氧化性能;与之相比,TaC则不能很好地发挥致密化作用,对涂层在900℃时抗氧化性能的提高有限。在900℃时,ZrB_2-SiC基陶瓷涂层的氧化过程主要受氧在涂层孔隙等缺陷中的扩散所控制,添加剂主要通过改变涂层的致密化程度来影响涂层的抗氧化性能。在1500℃氧化过程中,涂层抗氧化性能恶化,但致密的化学气相沉积SiC封填层的引入可显著改善涂层在1500℃时的抗氧化性能,涂层表面生成了完整的含有ZrO_2和ZrSiO_4等高熔点颗粒的SiO_2玻璃态氧化膜,为基体提供有效的氧化防护。

B_4C增强Al基复合材料的研究进展

综述了当前B4C增强Al基复合材料的研究现状,通过对比不同制备工艺所得复合材料的拉伸强度、硬度、耐磨性能和延伸率等力学性能,总结了粉末冶金法、高能球磨法、无压渗透法、搅拌铸造法以及其他制备技术的优缺点,提出复合材料制备过程中存在的问题及解决方法;此外还介绍了B4C的强化机制;并对B4C增强Al基复合材料未来发展方向和研究重点进行了展望。

激光熔覆Fe+B_4C复合涂层的组织及耐磨性

利用激光器在SPHC钢基材表面激光熔覆w(B4C)=5%的Fe基复合涂层(Fe+B4C),对熔覆层的组织形貌及耐磨性进行分析,并与铁基合金涂层(Fe55)作对比研究。结果表明,Fe55熔覆层主要为有明显方向性的柱状枝晶组织,由α-Fe枝晶固溶体与枝晶间共晶组织(-αFe+Cr23C6)组成;加入B4C后,改变了铁基熔覆层的凝固特征,Fe+B4C熔覆层主要由组织均匀、无明显生长方向性的α-Fe杆状枝晶固溶体与其间的共晶组织组成,共晶化合物相明显增多,主要有Fe2B,CrB,Cr23C6,Cr7C3,Fe3(B,C)等。Fe+B4C复合涂层的硬度及耐磨性比Fe55涂层明显提高。

B_4C和SiC颗粒增强ZM5镁基复合材料的组织及力学性能

采用搅拌铸造法制备出B4Cp/ZM5和(SiCp+B4Cp)/ZM5复合材料。复合材料显微组织观察显示,增强颗粒较均匀分布于基体中。复合材料的硬度比基体ZM5镁合金有较明显提高,复合材料的抗拉强度相比ZM5镁合金也有提高,其中(7.5%B4Cp+7.5%SiCp)/ZM5复合材料的抗拉强度相比基体合金ZM5提高了约49%。复合材料的耐磨性能要明显高于基体ZM5镁合金,ZM5镁合金的摩擦系数低于(7.5%B4Cp+7.5%SiCp)/ZM5复合材料。

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。

工艺参数对B_4C颗粒增强铝基复合材料板材挤压过程的影响

为研究工艺参数对B_4C颗粒增强铝基复合材料板材挤压过程的影响,采用DEFORM-3D软件对B4C颗粒增强铝基复合材料板材的挤压过程进行有限元模拟,讨论不同工艺参数(摩擦因数、挤压速度和坯料初始温度)对板材挤压过程的影响,分析在不同的挤压条件下,模具出口处板材的各场变量(平均应力、等效应变)随工艺参数的变化规律.结果表明,当摩擦因数μ为0.2时,板材的平均应力分布最均匀;挤压速度v为1mm·s^(-1)时,板材的平均应力及等效应变分布最均匀;温度过高会降低板材平均应力和等效应变的均匀性.

电磁离心铸造B_4C和SiC增强铝基复合材料的研究

研究了电磁离心铸造B4C颗粒和SiC颗粒同时增强Al基复合材料在不同励磁电压下两种颗粒的分布,以及颗粒分布对复合材料硬度的影响。试验结果表明,在电磁离心铸造过程中施加0V励磁电压时,在试样截面上B4C颗粒和SiC颗粒分别分布在内外两侧,施加50V励磁电压时,B4C趋于向外层均匀化分布;施加100V励磁电压时SiC趋于向内层均匀化分布。颗粒的分布决定了硬度值的分布变化。

基体合金对B4C/Al复合材料力学及抗弹性能的影响

为研究基体合金对B4C/Al复合材料力学性能及抗弹性能的影响,选择强度、硬度和塑性各不相同的5083Al、2024Al和7075Al铝合金为基体合金,采用压力浸渗工艺制备B4C颗粒增强体积分数为55%的B4C/5083Al、B4C/2024Al和B4C/7075Al复合材料,并对其进行力学性能和抗弹性能测试。结果表明:3种B4C/Al复合材料的力学性能特征与基体铝合金相对应,B4C/7075Al复合材料的强度和硬度最高,抗侵彻能力最好,侵彻深度为15.7 mm,防护系数为4.13;B4C/5083Al复合材料的塑性最好,其靶板整体能力最好。

车离合器用SPS烧结B4C颗粒增强Cu基复合材料组织和摩擦性能分析

为了提高汽车制动性能,通过B4C颗粒增强Cu基复合材料,并对其进行放电等离子烧结(SPS)制造。采用实验测试的手段研究不同质量分数的B4C颗粒对复合材料组织和摩擦性能的影响。研究结果表明:B4C处于10%~30%范围时,未出现明显团聚;当B4C达到50%时,B4C颗粒出现团聚状态。材料密度随着B4C含量的上升而逐渐增加,通过SPS烧结,能够明显降低Cu合金的体积膨胀率。当B4C含量处于较低水平时,摩擦副能够良好地贴合Cu基体,导致基体产生剥离现象。当材料中增强体含量继续上升,犁沟状磨损形貌。B4C/Cu基材料具有较高的最大摩擦系数与平均摩擦系数。通过降低B4C/Cu基材料颗粒脱落程度,可以有效提高材料的摩擦稳定系数。

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。

制备工艺对B_4C/TiC/Mo陶瓷复合材料力学性能的影响

采用热压法制备了10%(质量分数)TiC/4.7%(质量分数)Mo增强B4C基陶瓷,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对力学性能的影响。烧结温度由1 800℃提高到1 900℃时,复合材料的抗弯强度由590MPa提高到705MPa;当烧结温度升至1 950℃,强度反而下降;硬度和韧度随烧结温度升高而提高。在烧结温度为1 900℃压力为35MPa保温时间由15min提高到45min时,抗弯强度由600MPa提高到705MPa;进一步增加保温时间,抗弯强度随保温时间的增加而下降;硬度和韧度随保温时间延长而提高。烧结压力对复合材料力学性能的影响较小。当烧结参数为1 900℃、45min、35MPa,B4C/TiC/Mo陶瓷复合材料抗弯强度、硬度、断裂韧度、相对密度分别为705MPa、20.6GPa、3.82MPa.m1/2、98.2%。

B_4C_p/AZ91D复合材料的制备及力学性能

采用搅拌铸造法制备出了B4Cp/AZ91D复合材料。对该复合材料进行显微组织观察表明,B4C颗粒分布较均匀,通过对材料的室温拉伸性能及硬度测试,发现添加了B4C颗粒后硬度明显提高,拉伸强度也有所提高。

用于反应堆乏燃料贮存和运输的B_4C/Al复合材料研究进展

B4C/Al复合材料是一种集结构和功能于一体的中子吸收材料,在反应堆乏燃料贮存和运输领域有着广阔的应用前景。综述了B4C/Al复合材料的主要制备工艺及国内外研究现状,并展望了未来的发展方向,最后指出随着我国核电事业的发展,B4C颗粒增强铝基复合材料将作为研究重点并在辐射屏蔽领域广泛应用。

成型方式对反应烧结碳化硼基复合材料性能的影响

本文针对干压成型结合冷等静压成型对反应烧结碳化硼基复合材料样品性能的影响进行研究。考察了成型压力、保压时间、加压方式对压坯密度和强度的影响。结果表明:采用100 MPa干压2 min,再经过150 MPa冷等静压保压1 min,压坯密度由干压压制时最大密度1.86 g/cm3升高到1.96 g/cm3,压坯强度可达到2.0 MPa。保压时间和加压方式对压坯的密度、强度的影响不大。干压结合冷等静压相对于干压成型,在相同的烧结温度下样品性能有明显的提高,烧结后样品密度为2.44 g/cm3,显微硬度为2394 kg/cm2,三点抗弯强度为241 MPa。

增强颗粒在铝基复合材料中的作用

主要讨论了铝基复合材料中常用的几种增强颗粒SiC、B4C、TiC、Al2O3、TiB2、AIN的特性及制备中可能与基体发生的界面反应和改善方法，从而可选取适当的铝基体与增强颗粒组合，通过适当的方法，制备出高性能的复合材料。

纳米B_4C颗粒增强纳米晶铝基复合材料的粉体形貌及微观组织

通过机械混合和低温球磨的方法制备了具备“双重纳米结构”特征的B4C颗粒（-60 nm）增强纳米晶铝基复合材料的粉体。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和高分辨透射电镜（HRTEM）等对Al/B4C复合粉体的颗粒形貌、微观组织、B4C颗粒在铝基体中的分散性、Al/B4C界面结合情况等进行了观察表征和分析讨论。结果表明,随着球磨时间的增加,Al/B4C复合粉体的颗粒形貌呈现出“近似球状→薄片状→圆饼状→不规则团聚体”的演化规律。这一现象除了与球磨过程中的“破碎-焊合”综合作用有关外,还与粉体中纳米B4C颗粒的“搭桥”作用有关。Al/B4C复合粉体经低温球磨2 h后,基体纯铝的晶粒基本呈等轴晶,并且大多数晶粒尺寸在200 nm以下。此外,纳米B4C颗粒在铝基体中的分布比较均匀,且B4C颗粒和铝基体的界面纯净无杂质,基本实现了冶金结合。

增材制造不同微-纳粒径比B4C增强TC4复合材料组织及性能研究

采用直接激光沉积(LDM)工艺在TC4钛合金表面成功制备含有3%(质量分数)B4C增强的B4C/TC4复合材料。分别选用粒径50μm和50 nm的B4C颗粒与TC4粉末进行机械混粉,并完成LDM成型,对比测试了微米级B4C增强颗粒与纳米级B4C增强颗粒质量分数比值分别为1%∶2%、1.5%∶1.5%、2%∶1%的3种具有不同微-纳B4C增强颗粒比例样品的显微组织和界面处显微硬度。研究结果表明,添加B4C增强相后,材料的显微组织明显细化,不同尺度B4C增强颗粒含量能够对第二相TiB与TiC的结晶度以及晶粒尺寸产生影响,纳米B4C较多时,样品中的TiC结晶度较好,TiB以纳米颗粒镶嵌在TC4晶体中。当微-纳B4C比例相近时,TC4基体硬度最高,样品内部的TiB具有较高的结晶度与较大的晶粒尺寸,同时第二相区域内的TiB与TiC的硬度也最高。