B_4C粒度配比对B_4C-Al复合材料显微组织与力学性能的影响.pdf

第38卷 增刊2 稀有金属材料与工程 V01．38，Suppl．2 2009正12月 METAL ANDENGnVEERING December2009 RARE MATERIAIS B4C粒度配比对B4C．Al复合材料 显微组织与力学性能的影响 吕 鹏，茹红强，岳新艳，喻亮，孙旭东 (东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室，辽宁沈阳110004) 摘要：在B4C预烧体中真空熔渗铝制备B4C—AI复合材料，研究不同粒度配比对复合材料显微组织和力学性能的影响。 结果表明：B4C—AI复合材料主要由B—C、AI、A182和A13BC等相组成；随着细颗粒B4c(西。一lpm)含量的增加，复合材 料的HRA硬度逐渐降低，抗弯强度逐渐增大，断裂韧性先增大后稍微降低，当细颗粒B．C含量为40％(质量分数)时， 复合材料的气孔率、硬度HRA、抗弯强度和断裂韧性分别为1．08％、71．7、505．8MPa和6．41MPa·mm；延性铝的加入 和细颗粒B4C的增加是造成材料断裂韧性提高的主要原因；随着Al渗入量的增加，复合材料断口中金属撕裂棱及韧窝 的比例增加。 关键词：B4C．Al复合材料；粒度配比；真空熔渗：力学性能；显微组织 中图法分类号：TQl74 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2009)S2．0536．05 碳化硼(B。C)材料由于具有密度低、熔点高、 自配的酚醛树脂．丙酮溶液作为粘结剂。 化学稳定性强以及耐磨性好等优异的性能而被广泛应 首先制备B4C多孔预烧体，其中细颗粒B。C按质 用于航空、航天、军事武器、汽车等领域l卜31。制约碳 量分数为10％，20％，30％和40％添加，采用球磨 化硼能被更广泛应用的主要原因是其热压烧结的高成 混料，介质为无水乙醇，磨球为刚玉球。物料球磨24 本和本身的低韧性【4】。由于单一碳化硼有以上两方面 h后，在60℃烘干18 h，加入酚醛树脂一丙酮溶液粘 的缺点，早在20世纪60年代国内外已开始了对碳化结剂，然后造粒，并在100MPa下模压成形。成形试 硼—金属复合材料的研究，尤其是在B4C．AI复合材样经100℃烘干12h后，在1900℃下真空烧结30 料方面[1,5,61。已有的研究主要集中在改善A1和B。C的min，真空度为100Pa。B。C多孔预烧体在真空下熔渗 润湿性、Al的熔渗工艺和Al、B4C反应生成相【7~9】等铝，熔渗工艺为1100℃×1h，真空度为0．1Pa。熔渗 方面。B—C的粒度配比对碳化硼预烧体的气孔率具有 后的试样经线切割机、磨床等加工成3mmx4mmx40 minx5mm×40 很大的影响，而碳化硼预烧体的气孔率又影响着 mm的抗弯强度试样和2．5 mm、中间槽 B4C．Al复合材料的力学性能，但这方面的研究报道很宽约0．2mm、槽深约2．5 mm的断裂韧性试样。 少。因此，本研究通过真空熔渗法制备B4C．AI复合材 采用三点弯曲法测量抗弯强度(跨距为30mm， 加载速度为0．05 料，详细讨论B4C粒度配比对B4C．AI复合材料显微 结构、力学性能和断裂行为的影响，并对材料的补强 测试断裂韧性曷c(跨距为20mm，加载速度为O．05 增韧机制进行分析，这对进一步提高碳化硼陶瓷的性 能、扩大其应用范围将具有重要的意义。 1 实 验 X’PertPro B4C粉末由大连巨鑫超硬材料有限公司提供(B4C MRD衍射仪(