温度对B_(4)C涂层氧化防护性能和防护机制的影响

目的研究温度对B_(4)C涂层氧化防护性能和防护机制的影响,得出B_(4)C涂层最佳氧化防护温度范围,以及B_(4)C涂层在不同温度的氧化防护机制演变。方法以石墨为基体,采用放电等离子烧结法在石墨表面制备B_(4)C涂层,通过不同恒温氧化试验(800、1000、1200、1400℃)和室温至1400℃宽温域动态氧化试验来测试其氧化防护性能,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对B_(4)C涂层石墨试样氧化前后的物相组成、微观形貌、氧扩散等进行分析。结果B_(4)C涂层氧化后可生成B2O3玻璃膜,在800、1000、1200、1400℃恒温氧化的防护效率分别为98.43%、98.61%、94.4%和92.8%,在室温至1400℃宽温域动态氧化的防护效率为93.1%。B_(4)C涂层在800℃以下主要依赖结构阻氧,800至900℃由结构阻氧向惰化阻氧转变,900℃以上主要依赖惰化阻氧。1100℃以上,随温度升高B2O3玻璃膜的挥发加剧,B_(4)C涂层惰化阻氧能力减弱。结论B_(4)C涂层的氧化防护效率随温度上升先增大后减小,结构阻氧机制逐渐降低,惰化阻氧机制先升高后降低。B_(4)C涂层在800至1100℃具有良好的氧化防护性能。

快速热压烧结制备高性能B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷

为了解决碳化硼(B_(4)C)难以烧结致密化和韧性差的问题,以B_(4)C和氧化镧(La_(2)O_(3))为原料,在2000℃和30 MPa下快速热压烧结制备B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷,研究La_(2)O_(3)含量对B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷微观结构和力学性能的影响,分析LaB_(6)的增韧机制。结果表明:w(La_(2)O_(3))=3%的B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷综合力学性能较好,其相对密度、维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为99.51%、36.56 GPa、547.43 MPa和4.18 MPa·m^(1/2)。LaB_(6)可细化B_(4)C-LaB_(6)复合陶瓷晶粒,同时提高其相对密度和断裂韧性。LaB_(6)的增韧机制与裂纹偏转和晶粒裂解有关。

TiB_(2)/B_(4)C复相陶瓷自蔓延热爆炸烧结与性能表征

为了探究高硬度复相陶瓷高效且低成本的制备方法,利用自蔓延高温合成结合爆炸烧结技术,开展制备二硼化钛/碳化硼(TiB_(2)/B_(4)C)复相陶瓷的研究,成功制备厚度约为1 cm、直径约为5 cm的TiB_(2)/B_(4)C复相陶瓷块体。烧结样品物相和微观结构分析表征结果表明:烧结样品中TiB_(2)相和B_(4)C相分布均匀,截面观察到致密的微米级颗粒。该方法制备的样品致密度和硬度较高,随冲击压力不同,致密度范围在90%~93%之间,相应平均维氏硬度为16.64~17.35 GPa;根据不同条件下回收样品的微结构、致密度等分析,冲击压力和起爆时刻生坯温度对TiB_(2)/B_(4)C复相陶瓷烧结质量有重要影响;冲击压力为40 GPa,生坯温度为1800 K时,烧结致密度为93%;为进一步提高烧结质量,应提高冲击压力或冲击波作用时间。研究表明自蔓延热爆炸烧结技术是一种高效且低成本的高硬度复相陶瓷的制备方法。

烧结助剂种类对B_(4)C陶瓷摩擦学性能的影响

为了研究烧结助剂种类对B_(4)C陶瓷摩擦学性能的影响,以B_(4)C微粉为原料,分别添加4种不同种类的烧结助剂(炭黑、SiC、Al_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)-Y_(2)O_(3)),采用热压烧结工艺制备B_(4)C陶瓷,研究了添加不同种类烧结助剂的B_(4)C陶瓷与SiC对磨球在干滑动条件下的摩擦与磨损行为。结果表明,在本试验条件下,添加Al_(2)O_(3)烧结助剂的B_(4)C陶瓷(B_(4)C(Al_(2)O_(3)))和对应的SiC对磨球具有最光滑的磨损表面,B_(4)C(Al_(2)O_(3))/SiC摩擦副表现出最低的摩擦系数,B_(4)C(Al_(2)O_(3))陶瓷表现出最低的磨损率。添加炭黑、SiC和Al_(2)O_(3)烧结助剂的B_(4)C陶瓷的磨损机理主要为晶粒断裂,而添加Al_(2)O_(3)-Y2O3烧结助剂的B_(4)C陶瓷的磨损机理主要为晶粒拔出。

B_(4)C含量对(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响

新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究了B_(4)C第二相含量对其力学及抗氧化性能的影响规律。结果表明,B_(4)C均匀分布在高熵基体中,有效改善了高熵陶瓷的相对密度和力学性能。当B_(4)C体积分数为20%时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性以及维氏硬度均达到最高,分别为(570.0±27.6)MPa、(5.58±0.36)MPa·m^(1/2)和(24.6±1.1)GPa。微观结构分析表明,B_(4)C能够钉扎晶界、细化晶粒,并能够引入裂纹偏转、分支等增韧机制,最终实现复相陶瓷的强化及韧化。此外,利用静态氧化实验,揭示了B_(4)C含量对复相陶瓷800~1400℃抗氧化性能的影响。当B_(4)C体积分数不小于20%时,其氧化生成的玻璃相B_(2)O_(3)能够均匀包裹(Zr,Hf)O_(2)、TiO_(x)及Ta_(2)O_(5)等高熵基体对应的氧化物,从而在陶瓷表面形成均匀致密的氧化层,抑制氧向基体内部扩散,降低氧化层厚度并提升复相陶瓷的抗氧化性能。本工作能够为高熵硼化物陶瓷的力学及抗氧化性能研究提供实验依据和数据支撑。

B_(4)C陶瓷电火花工艺温度场仿真及试验研究

B_(4)C陶瓷具有硬度高、密度低等特性,在军工装甲等领域应用前景广阔,但由于硬度高、脆性大,传统加工方法难以胜任孔、槽等加工。考虑半导电特性,拟采用电火花方法对其进行孔加工技术研究。利用ANSYS软件对电火花放电过程中的单脉冲温度场进行仿真建模,输出凹坑半径、深度及温度场数值,并引入锥角物理量进行仿真和试验比对。结果表明:凹坑半径、深度随峰值电流、脉冲宽度增加而增加,温度场特点满足高斯热源正态分布;随着峰值电流、脉冲宽度的增加,仿真锥角和试验锥角数值更贴合。

B_(4)C/AlSi10Mg复合材料激光选区熔化成形工艺及性能研究

颗粒增强铝基复合材料因其卓越的综合性能而备受关注,选区激光熔化技术为复合材料的制备提供了新的路径。采用SLM技术成形不同含量B_(4)C颗粒增强AlSi10Mg复合材料,研究了成形工艺参数(激光功率、扫描速度和扫描间距)对成形件显微组织、致密度和力学性能的影响规律。结果表明,B_(4)C/AlSi10Mg复合材料试样内部孔洞和裂纹较少,B_(4)C颗粒在铝基体中分布均匀,与AlSi10Mg基体有良好的结合。在激光功率240 W,扫描速度1400 mm/s,扫描间距0.13 m的工艺条件下,3%B_(4)C/AlSi10Mg(质量分数)复合材料致密度最高达到99.39%。当B_(4)C颗粒含量提高至5%时,尽管硬度有所提升,但致密度、抗拉强度及断裂伸长率均有下降。

肺宁颗粒联合乌美溴铵维兰特罗吸入粉雾剂对AECOPD患者血清白三烯B_(4)、胱抑素C的影响

目的 观察肺宁颗粒联合乌美溴铵维兰特罗吸入粉雾剂对慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者血清白三烯B_(4)、胱抑素C的影响。方法 选取2021年2月—2023年2月长沙市中医医院收治的AECOPD患者88例,按抽签法分为单一西药组(44例)与联合中药组(44例)。单一西药组给予乌美溴铵维兰特罗吸入粉雾剂治疗,联合中药组在单一西药组基础上联合肺宁颗粒治疗,2组均连续用药14 d。比较2组临床疗效,用药前后肺功能指标[第1秒用力呼气容积(FEV_(1))、用力肺活量(FVC)、FEV_(1)/FVC]、血清学指标、圣乔治呼吸问卷(SGRQ)评分及不良反应。结果 联合中药组治疗总有效率高于单一西药组(97.73%vs. 81.82%,χ^(2)=4.456,P=0.035)。用药14 d后,2组FEV_(1)、FVC、FEV_(1)/FVC高于用药前,且联合中药组高于单一西药组(P均<0.01);2组血清白三烯B_(4)、胱抑素C水平低于用药前,且联合中药组低于单一西药组(P均<0.01);2组SGRQ评分低于用药前,且联合中药组低于单一西药组(P均<0.01)。联合中药组不良反应总发生率低于单一西药组(6.82%vs. 22.73%,χ^(2)=4.423,P=0.035)。结论 临床治疗AECOPD使用肺宁颗粒与乌美溴铵维兰特罗吸入粉雾剂联合疗法能够显著改善患者肺功能,缓解肺部炎性反应,提高生活质量,且具有较高的安全性。

Al-B_(4)C中子吸收材料的电化学腐蚀行为研究

【目的】研究Al-B_(4)C中子吸收材料的电化学腐蚀性能。【方法】采用球磨混粉-压力成型-真空烧结的方法制备了4种不同碳化硼含量的Al-B_(4)C复合材料,并对材料进行电化学腐蚀试验,腐蚀溶液为5%NaCl溶液。【结果】结果表明:碳化硼含量30%以下时,材料的耐腐蚀性能随着碳化硼含量的增加逐渐增强;碳化硼含量达到40%时,材料的耐腐蚀性迅速下降,且4种材料在各自电位区间发生了钝化现象。【结论】碳化硼含量10%时钝化现象最明显,材料腐蚀方式主要以点蚀为主。

电弧熔炼Ti6Al4V/B_(4)C复合材料微观组织与力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备了不同含量B_(4)C的Ti6Al4V/B_(4)C钛基复合材料,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、静态压缩及拉伸测试等对其微观组织及力学性能进行了表征分析.结果表明,电弧熔炼过程B_(4)C与钛基体原位反应生成TiB,TiC及TiB_(2)相,TiB呈现一维生长晶须状,TiC呈现颗粒状,在B_(4)C质量分数为10%时生成块状TiB_(2),并可能会形成特殊的中空棱柱状结构Ti(B_(x)C_(y))聚合物.原位反应生成的TiB_(2)可显著提高钛基复合材料的显微硬度.当B_(4)C质量分数为0.5%时,钛基复合材料原位反应生成的连续网状、均匀分布的TiB和TiC试样具有最优力学性能,试样最大抗压强度值达到1990 MPa,最大压缩应变为35.5%,压缩性能超过熔炼钛合金,抗拉强度达到1034 MPa,与熔炼钛合金材料相比提高近24%,但塑性有所降低,并随着B_(4)C含量增加,抗拉强度逐渐下降,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂.

B_(4)C对氩弧熔覆AlCuFeNiCo高熵合金涂层组织及性能的影响

为了研究B_(4)C对AlCuFeNiCo高熵合金涂层组织及性能的影响,使用氩弧熔覆的方法在Q235钢表面制备了AlCuFeNiCo(B_(4)C)_(x)高熵合金涂层,研究了B_(4)C的加入对AlCuFeNiCo高熵合金的硬度和耐磨性能的影响。结果表明:AlCuFeNiCo(B_(4)C)_(x)高熵合金涂层均由面心立方结构(fcc)和体心立方结构(bcc)两相组成,B_(4)C的加入使得fcc相含量不断增多,但并未生成复杂的金属间化合物,同时未发现有未熔化的B_(4)C颗粒存在,其组织则由树枝晶构成。硬度方面,随着B_(4)C含量的增加,高熵合金涂层硬度不断提升,其中AlCuFeNiCo(B_(4)C)_(0.4)的硬度最高,可达62.68 HRC。耐磨性方面也相同,相比于未添加B_(4)C的涂层,AlCuFeNiCo(B_(4)C)_(0.4)的耐磨性能提升了34.2%。

镁热自蔓延法制备B_(4)C微粉

利用自蔓延制粉技术过程简单、纯度高、粒度小等优点,以B2O3、Mg粉和C为原料制备B4C粉末·通过对B2O3 Mg C反应体系的绝热温度计算,确定该体系自蔓延反应进行的可行性·通过X射线衍射分析推测其反应机理·由扫描电镜分析知B4C晶粒细小,由电子衍射图谱知B4C为发育完整的单晶,但是有发育不完整的多晶存在·由光谱分析知B4C的纯度不低于98%,而容量分析结果表明B4C的纯度偏低·

B_(4)C加入量对Fe-Cr-C-B堆焊合金耐磨性的影响

为了提高Fe-Cr-C-B堆焊合金的耐磨性,采用自制的药芯焊丝和CO_(2)气体保护焊法分别制备了B_(4)C加入量为0~7.0%的Fe-Cr-C-B系堆焊合金试样,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度计、光谱分析仪、磨损试验机等研究了B_(4)C加入量对其显微组织和耐磨性的影响规律。结果表明:添加了B_(4)C的堆焊合金均由板条马氏体+残余奥氏体基体和初生(Fe,Cr)_(7)(C,B)_(3)+共晶(Fe,Cr)_(3)(C,B)组成。初生硼碳化物的形状为不规则六边形,共晶硼碳化物为粒状+针状。随着B_(4)C加入量的增加,马氏体含量增加,残余奥氏体含量减少,晶粒细小化,基体面积减少;初生硼碳化物数量增加,体积增大,宏观硬度从53 HRC提高到61 HRC,耐磨性呈倒“√”型变化。当B_(4)C加入量为5.6%时,堆焊合金的综合性能最佳,硬度相对未加B_(4)C的提高了6 HRC,耐磨性提高了36%。体积大小适中、分布较为均匀、尺寸较为细小、硬度较高的硬质相与强韧性较好的基体组织配合得当,是其耐磨性提高的主要原因。

B_(4)C作为MgO-C砖防氧化剂的综合效果研究

Ｂ４Ｃ 作为ＭｇＯＣ 砖添加剂防氧化效果好，但同时存在降低ＭｇＯＣ 砖抗渣性的弱点．通过采取严格控制Ｂ４Ｃ 加入量，可达到保持ＭｇＯＣ 砖高温性能优良的目的．

B_(4)C/6061Al复合材料的制备及其组织和拉伸性能研究

Al基复合材料可以充分发挥增强体与Al合金的性能协同作用,在保持Al合金低密度和良好的加工性能的基础上,进一步显著提高其强度和韧性。因此,在新一代运动器械中复合材料展现出了令人瞩目的应用前景。采用粉末冶金法制备了40vol%B_(4)C/6061Al复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉伸试验等对B_(4)C/6061Al复合材料组织、拉伸性能及强化机理进行研究。结果表明,试验制备出的40vol%B_(4)C/6061Al复合材料组织致密,颗粒分散均匀,无较明显的孔洞出现。复合材料的抗拉强度较纯6061Al合金的增加约58.43%,且具有较好的加工成形性能。TEM表征结果表明,复合材料的强化效果不仅来源于B_(4)C颗粒的引入,还得益于B_(4)C颗粒与Al界面的良好结合以及Al基体中弥散分布的球形β'纳米析出相。

电弧熔炼Ti6Al4V/B_(4)C复合材料微观组织与力学性能

采用真空电弧熔炼技术制备了不同含量B_(4)C的Ti6Al4V/B_(4)C钛基复合材料,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、静态压缩及拉伸测试等对其微观组织及力学性能进行了表征分析。结果表明,电弧熔炼过程B_(4)C与钛基体原位反应生成TiB,TiC及TiB_(2)相,TiB呈现一维生长晶须状,TiC呈现颗粒状,在B_(4)C质量分数为10%时生成块状TiB_(2),并可能会形成特殊的中空棱柱状结构Ti(B_(x)C_(y))聚合物。原位反应生成的TiB_(2)可显著提高钛基复合材料的显微硬度。当B_(4)C质量分数为0.5%时,钛基复合材料原位反应生成的连续网状、均匀分布的TiB和TiC试样具有最优力学性能,试样最大抗压强度值达到1990 MPa,最大压缩应变为35.5%,压缩性能超过熔炼钛合金,抗拉强度达到1034 MPa,与熔炼钛合金材料相比提高近24%,但塑性有所降低,并随着B_(4)C含量增加,抗拉强度逐渐下降,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。

B_(4)C-SiC复合陶瓷的制备及其物理力学性能研究

为提升B_(4)C基陶瓷的力学性能,利用热压烧结工艺在不同压力(30,35,40 MPa)下制备了B_(4)C-20%SiC(质量分数)复合陶瓷试样,并对其物理力学性能进行了研究。利用阿基米德排水法、压痕法、三点弯曲法、单边切口梁法测定复合陶瓷的密度、气孔率、维氏硬度、弯曲强度以及断裂韧性,同时利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析并表征复合陶瓷的微观组织、物相组成、断口形貌等。研究结果表明,B_(4)C-SiC复合陶瓷主要由B_(4)C和SiC两相组成,其微观组织随着烧结压力的增大而变得更加致密;当烧结压力由30增至40 MPa时,B_(4)C-SiC复合陶瓷的密度由2.22增至2.64 g·cm^(-3),气孔率由1.47%降至1.02%,维氏硬度由17.0升至32.6 GPa,弯曲强度由312.7提升至447.6 MPa,断裂韧性由4.79增至7.21 MPa·m^(1/2)。当烧结压力达到40 MPa时,复合陶瓷断裂过程中,发生裂纹偏转,这种现象与致密的微观组织以及B_(4)C和SiC热膨胀系数不匹配有关。

热处理对不同体积分数B_(4)C增强铝基复合材料组织和力学性能的影响

为了探究热处理对碳化硼颗粒增强铝基复合材料(B_(4)C/6061Al)性能的影响,课题组选择体积分数分别为10.0%,17.5%,25.0%和31.0%的B_(4)C增强铝基复合材料进行热处理(535℃保温5.0 h后温水淬,165℃时效4.5 h),采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明:随着B_(4)C体积分数的增加,B_(4)C颗粒呈现聚集、破碎和剥落现象;热处理后的B_(4)C/6061Al复合材料的强度随着B_(4)C体积分数的增加而提升,延伸率随B_(4)C体积分数的增加则呈下降的趋势。B_(4)C体积分数为10.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别是220.8和246.0 MPa,延伸率为11.76%;当B_(4)C体积分数增加至31.0%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为330.2和358.3 MPa,延伸率为2.18%。热处理之后,复合材料发生了动态再结晶,B_(4)C增强颗粒周围出现高位错密度区域。

轧制态B_(4)C铝基中子吸收板微观组织演变与力学性能

碳化硼(B_(4)C)中B的同位素10B具有大的热中子吸收截面,将B_(4)C颗粒添加到铝合金中,制备成的B_(4)C/Al基复合材料在核电站中子屏蔽领域具有广泛的应用前景。采用真空热压后多道次轧制方法制备了颗粒含量为30wt.%B_(4)C/6061 Al中子吸收材料板材,通过脉冲电流热处理方法对制备的板材进行热处理,研究电流效应对材料内部微观组织和力学性能的响应机理。研究结果表明:脉冲电流的施加可以促进基体合金的再结晶程度,愈合颗粒/基体异质界面处的微缺陷,提高界面的结合强度,同时抑制基体合金晶粒的增长,降低界面残余应力;随着施加脉冲电流时间的延长,复合材料的抗拉强度和延伸率呈现升高的趋势,最高可达245.2 MPa和9.02%,使B_(4)C颗粒的载荷传递作用增强,电流的“非热效应”起到了主导的作用。

B_(4)C含量对ZrB_(2)陶瓷微观结构及力学性能的影响

针对ZrB_(2)陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB_(2)陶瓷烧结致密化的问题,添加B_(4)C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB_(2)陶瓷材料,研究B_(4)C含量(w(B_(4)C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B_(4)C通过与晶粒表面的ZrO2发生反应,抑制ZrB_(2)晶粒粗化,减小晶粒尺寸,从而提高烧结致密度。随B_(4)C含量增加,ZrB_(2)陶瓷的晶粒尺寸和相对密度逐渐增大,抗弯强度和硬度先升高后降低。当w(B_(4)C)为7%时,ZrB_(2)晶粒细小,材料的抗弯强度和硬度(HV)达到最大,分别为242 MPa和12.65 GPa。w(B_(4)C)增加至9%时,出现晶粒异常长大,材料力学性能下降。