B_(4)C/6061Al复合材料切削加工损伤有限元仿真与实验研究

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作者 李炽 李树健 +3 位作者 杨彭 方浩宇 唐敏成 牛秋林 《工具技术》 北大核心 2025年第6期67-75,共9页

作为核电领域重要的中子屏蔽材料,B_(4)C/6061Al复合材料具有典型的难加工特性,利用有限元分析和实验研究相结合的方法,对B_(4)C/6061Al切削过程的材料变形、损伤以及刀具钝圆半径的影响进行研究。结果表明:加工过程中的切削应力主要集... 作为核电领域重要的中子屏蔽材料,B_(4)C/6061Al复合材料具有典型的难加工特性,利用有限元分析和实验研究相结合的方法,对B_(4)C/6061Al切削过程的材料变形、损伤以及刀具钝圆半径的影响进行研究。结果表明:加工过程中的切削应力主要集中于切削刃及前刀面,加工表面形貌的形成受制于切削路径上B_(4)C颗粒与刀具的接触作用区域,加工过程中产生的颗粒拔出、基体撕裂和犁沟现象是影响加工表面质量的主要原因。随刀具钝圆半径增大,沿X方向的切削力呈先减小后增大的变化趋势,最大值为4.86 N。沿Y方向的切削力和加工表面的亚表面损伤深度均呈增大趋势,最大值分别为2.27 N和46.14μm。 展开更多

关键词 b_(4)c/6061Al 材料损伤 应力 钝圆半径 有限元分析

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B_(4)C含量对非等摩尔五元硼化物陶瓷致密化及力学性能的影响

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作者 王坤 邱帅航 +3 位作者 邹冀 季伟 王为民 傅正义 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第10期3805-3813,共9页

本文以B_(4)C为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了(Ti_(0.1)Zr_(0.35)Hf_(0.35)Nb_(0.1)Ta_(0.1))B_(2)复相陶瓷,并考察了添加不同含量B_(4)C的样品在1 900~2 200℃烧结温度下的显微结构和力学性能。结果表明,B_(4)C的引入可显著促进陶... 本文以B_(4)C为烧结助剂,采用无压烧结工艺制备了(Ti_(0.1)Zr_(0.35)Hf_(0.35)Nb_(0.1)Ta_(0.1))B_(2)复相陶瓷,并考察了添加不同含量B_(4)C的样品在1 900~2 200℃烧结温度下的显微结构和力学性能。结果表明,B_(4)C的引入可显著促进陶瓷的致密化,在2 100℃下,添加2%和5%(质量分数)B_(4)C的陶瓷样品均接近全致密,在较低烧结温度(2 000~2 100℃)下提高了材料的硬度和断裂韧性。2 100℃烧结获得的添加5%B_(4)C的复相陶瓷展现出较好力学性能,硬度达(21.49±1.17) GPa,断裂韧性为(3.12±0.11) MPa·m^(1/2)。然而,当烧结温度升高至2 200℃时,B_(4)C形成液相,造成材料致密度和力学性能下降。本研究为复杂组元陶瓷组分设计、烧结助剂调控及无压烧结致密化窗口的建立提供参考。 展开更多

关键词 二硼化物陶瓷 b_(4)c 非等摩尔 无压烧结 致密化 力学性能

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改性B_(4)C与h-BN协同提升聚四氟乙烯复合涂层的摩擦学性能研究

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作者 郭永刚 李智 +1 位作者 王依 高懂 《涂料工业》 北大核心 2025年第5期21-27,共7页

【目的】提升聚四氟乙烯复合涂层在风电滑动轴承的严苛工况下的适用性。【方法】通过引入改性碳化硼(B_(4)C)和六方氮化硼(h-BN),制备了一种聚四氟乙烯(PTFE)基复合涂层,采用喷涂-热固化法制备于锡青铜基材表面,并研究了填充材料比例对... 【目的】提升聚四氟乙烯复合涂层在风电滑动轴承的严苛工况下的适用性。【方法】通过引入改性碳化硼(B_(4)C)和六方氮化硼(h-BN),制备了一种聚四氟乙烯(PTFE)基复合涂层,采用喷涂-热固化法制备于锡青铜基材表面,并研究了填充材料比例对涂层摩擦学性能的影响。【结果】B_(4)C通过硅烷偶联剂KH550改性处理后,提高了颗粒分散性和与基体的相容性,而h-BN作为固体润滑剂,凭借其层状结构在摩擦界面形成稳定的润滑转移膜,两者共同作用改善了复合涂层表面的润湿性、热稳定性和力学性能。添加4%h-BN和6%改性B_(4)C的复合涂层表现出最佳的摩擦学性能,摩擦系数降低了35%,磨损质量降低了约50%。通过三维轮廓图、超景深显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分析,发现添加的B_(4)C和h-BN有效降低了磨损表面的裂纹密度和磨粒堆积。此外,改性B_(4)C颗粒的高硬度增强了涂层的承载能力,而h-BN的润滑作用显著减少了黏着磨损和磨粒磨损。复合涂层中观察到的主要磨损机制是磨粒磨损和黏着磨损。【结论】建立了基于多种颗粒增强和润滑膜保护的减摩耐磨机理,为PTFE基复合涂层在风电滑动轴承领域扩大应用提供了理论支持和技术参考。 展开更多

关键词 聚四氟乙烯 六方氮化硼 改性碳化硼 自润滑涂层 摩擦学性能

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Y_(3)Al_(5)O_(12)对热压烧结B_(4)C陶瓷微观组织及力学性能的影响 被引量：3

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作者 张巍 张杰 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期323-332,共10页

为了研究烧结助剂Y_(3)Al_(5)O_(12)对热压烧结制备的B_(4)C陶瓷的影响,以B_(4)C微粉为原料,以Al_(2)O_(3)+Y_(2)O_(3)原位反应生成的Y_(3)Al_(5)O_(12)为烧结助剂,在1950℃烧结温度下,采用热压烧结工艺制备出B_(4)C陶瓷,研究Y_(3)Al_(5... 为了研究烧结助剂Y_(3)Al_(5)O_(12)对热压烧结制备的B_(4)C陶瓷的影响,以B_(4)C微粉为原料,以Al_(2)O_(3)+Y_(2)O_(3)原位反应生成的Y_(3)Al_(5)O_(12)为烧结助剂,在1950℃烧结温度下,采用热压烧结工艺制备出B_(4)C陶瓷,研究Y_(3)Al_(5)O_(12)添加量对B_(4)C陶瓷物相组成、烧结性能、微观结构和力学性能的影响。研究结果表明:当烧结助剂Y_(3)Al_(5)O_(12)添加量<7 wt.%时,B_(4)C陶瓷中晶界以B_(4)C-B_(4)C晶粒相连接的清洁晶界和B_(4)C-非晶相Y_(3)Al_(5)O_(12)-B_(4)C晶界2种形式存在;当烧结助剂Y_(3)Al_(5)O_(12)添加量≥7 wt.%时,B_(4)C陶瓷中晶界以B_(4)C-B_(4)C晶粒相连接的清洁晶界、B_(4)C-非晶相Y_(3)Al_(5)O_(12)-B_(4)C晶界和B_(4)C-晶相Y_(3)Al_(5)O_(12)-B_(4)C晶界3种形式存在;当Y_(3)Al_(5)O_(12)添加量为7 wt.%时,热压烧结B_(4)C陶瓷的综合性能最佳,即相对密度为96.2%,硬度为20.9 GPa,抗弯强度为455 MPa,断裂韧性为3.53 MPa·m 1/2;烧结助剂Y_(3)Al_(5)O_(12)通过改变热压烧结B_(4)C陶瓷的气孔率、晶粒尺寸和晶界特征影响B_(4)C陶瓷的力学性能。 展开更多

关键词 b_(4)c陶瓷 烧结助剂 钇铝石榴石 力学性能 晶界

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B_(4)C/6061Al复合材料的制备及其组织和拉伸性能研究 被引量：1

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作者 张莉 潘爱琼 《热加工工艺》 北大核心 2021年第14期75-78,共4页

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/6... 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。 展开更多

关键词 b_(4)c/6061Al复合材料 拉伸性能 界面结合 纳米析出相

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翻新镀膜法制备硬X射线Pd/B_(4)C多层膜反射镜的研究

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作者 干钰琪 岳帅鹏 +2 位作者 侯庆艳 刘鹏 蒋毅坚 《激光技术》 北大核心 2025年第6期816-821,共6页

为了实现Pd/B_(4)C多层膜反射镜基底在同步辐射硬X射线领域中的可重复使用,在硅衬底上制备带有5 nm Cr缓冲层的Pd/B_(4)C多层膜,采用刻蚀剂溶解Cr缓冲层的方法,成功地将Pd/B_(4)C多层膜从硅基底上剥离,得到了不同刻蚀时长的X射线反射率... 为了实现Pd/B_(4)C多层膜反射镜基底在同步辐射硬X射线领域中的可重复使用,在硅衬底上制备带有5 nm Cr缓冲层的Pd/B_(4)C多层膜,采用刻蚀剂溶解Cr缓冲层的方法,成功地将Pd/B_(4)C多层膜从硅基底上剥离,得到了不同刻蚀时长的X射线反射率曲线,对其进行了理论分析和实验验证,并利用白光轮廓仪对不同刻蚀时长后样品的表面粗糙度进行了表征;在刻蚀后的基底上重新镀制了带有Cr缓冲层的Pd/B_(4)C多层膜。结果表明,经过2 h刻蚀后,样品的表面粗糙度(0.38 nm)与新基底的表面粗糙度(0.35 nm)相当;刻蚀后基底表面的氧化层对新镀制多层膜的界面粗糙度没有显著影响,刻蚀后的基底可以有效地翻新使用。该研究为同步辐射X射线光学系统中多层膜单色器基底的可重复使用提供了参考。 展开更多

关键词 X射线光学 多层膜反射镜 刻蚀 Pd/b_(4)c 翻新

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B_(4)C-60Ni添加量对WC-B_(4)C-Ni复合涂层耐磨性能的影响

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作者 滕达 高珊 +2 位作者 刘运峰 周秉文 张兴国 《表面技术》 北大核心 2025年第1期110-119,共10页

目的改善TC4钛合金表面的耐磨性能,延长其使用寿命。方法通过超音速火焰喷涂(HVAF)技术在TC4钛合金上制备含不同质量分数B_(4)C-60Ni的WC10Co4Cr-B_(4)C-60Ni复合涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、维氏硬... 目的改善TC4钛合金表面的耐磨性能,延长其使用寿命。方法通过超音速火焰喷涂(HVAF)技术在TC4钛合金上制备含不同质量分数B_(4)C-60Ni的WC10Co4Cr-B_(4)C-60Ni复合涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、维氏硬度测试和摩擦磨损实验,分析B_(4)C-60Ni含量对复合涂层的相组成、微观形貌、元素分布、显微硬度、耐磨性能的影响,以及复合涂层的磨损机制。结果复合涂层的相组成相似,B_(4)C-60Ni的添加使得复合涂层组织更加致密,涂层孔隙率小于1%;涂层硬度随着B_(4)C-60Ni质量分数的增加而降低,其中B_(4)C-60Ni的质量分数为10%的复合涂层具有最高的显微硬度(1228HV0.3),约为基体的4倍;涂层的摩擦因数均低于0.5,且涂层的磨痕深度小于15μm,磨损量随着B_(4)C-60Ni质量分数的增加而增大。其中,WC10Co4Cr-10B_(4)C-60Ni涂层的耐磨性最好,其体积磨损率仅为4.588×10^(-7)mm^(3)/(N·m),相较于TC4基体(3.059×10^(-4)mm^(3)/(N·m))降低了3个数量级。结论适量添加B_(4)C-60Ni可提高涂层的致密度,B_(4)C-60Ni能够与金属黏结相相互支撑和填充,形成相互间钩爪式的锁定结构,涂层表现出优异的耐磨性。但是添加过量的B_(4)C-60Ni会导致WC分解,摩擦性能下降。 展开更多

关键词 HVAF 钛合金 b_(4)c-60Ni Wc10co4cr涂层 磨损 磨损机制

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基于SPS方法对B_4C/6061Al复合材料的微观组织及磨损行为研究 被引量：2

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作者 武翘楚 王文先 +3 位作者 李宇力 陈洪胜 赵峻超 刘瑞峰 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第5期576-580,共5页

采用化学镀铜的方法对B4C颗粒表面进行改性,以提高颗粒与基体合金之间的界面结合强度。通过等离子放电烧结（SPS）的方法制备颗粒含量为10%~50%的B4C/6061Al复合材料;对制备的复合材料的微观组织形貌、物相组成进行观察分析,并通过高速... 采用化学镀铜的方法对B4C颗粒表面进行改性,以提高颗粒与基体合金之间的界面结合强度。通过等离子放电烧结（SPS）的方法制备颗粒含量为10%~50%的B4C/6061Al复合材料;对制备的复合材料的微观组织形貌、物相组成进行观察分析,并通过高速往复摩擦磨损试验机研究分析其磨损机制。结果表明：B4C颗粒均匀分布于基体合金中,B4C颗粒表面的镀铜层在等离子烧结过程中与基体发生反应,生成第二相Al2Cu,改善了增强体与基体间的结合情况;相对于B4C/6061Al复合材料,采用镀铜处理后的碳化硼制备出的复合材料表现出较低的磨损率,其磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。 展开更多

关键词 b4c/6061Al 复合材料 化学镀铜 放电等离子烧结 摩擦磨损性能

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声发射方法表征B_4C/6061Al复合材料疲劳损伤机制

9

作者 赵骏超 王文先 +1 位作者 李宇力 陈洪胜 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2018年第1期1-8,14,共9页

对B_4C/6061Al复合材料在疲劳载荷作用下的声发射响应和动态弹性模量进行了研究,综合表征了复合材料的疲劳损伤与裂纹萌生机制。检测了B_4C增强铝基复合材料在应力控制拉-拉疲劳试验下的疲劳性能,通过建立模型分析复合材料的断裂机理并... 对B_4C/6061Al复合材料在疲劳载荷作用下的声发射响应和动态弹性模量进行了研究,综合表征了复合材料的疲劳损伤与裂纹萌生机制。检测了B_4C增强铝基复合材料在应力控制拉-拉疲劳试验下的疲劳性能,通过建立模型分析复合材料的断裂机理并通过动态弹性模量-声发射耦合方法分析B_4C/6061Al复合材料在疲劳载荷作用下的疲劳损伤机制;同时使用扫描电镜观察复合材料断口形貌,分析其断裂行为;最终通过所建立的模型分析复合材料断裂机理,并通过动态弹性模量-声发射耦合分析B_4C/6061Al复合材料在循环载荷下的疲劳损伤机制,建立复合材料塑性应变能、疲劳应变之间的线性关系。 展开更多

关键词 b4c/6061Al复合材料 疲劳损伤 动态弹性模量 声发射

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电弧熔炼Ti6Al4V/B_(4)C复合材料微观组织与力学性能 被引量：4

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作者 郭顺 王朋坤 +3 位作者 顾介仁 彭勇 徐俊强 周琦 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期62-68,I0007,共8页

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... 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. 展开更多

关键词 钛基复合材料 b_(4)c 真空电弧熔炼 微观组织 力学性能

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镁热自蔓延法制备B_(4)C微粉 被引量：9

11

作者 张廷安 豆志河 +1 位作者 杨欢 丁前丽 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期935-938,共4页

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... 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· 展开更多

关键词 b4c 绝热温度 自蔓延高温合成 光谱分析 容量分析 多晶

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高含量B_4C/Al基复合材料磨损行为研究 被引量：3

12

作者 张鹏 张哲维 +2 位作者 陈洪胜 王文先 王保东 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2014年第8期110-113,共4页

对质量分数分别为20%、30%和40%的高含量B4C/Al基复合材料的磨损行为进行了研究,分析了颗粒含量、载荷变化以及磨损时间对该复合材料磨损性能的影响,探索了该复合材料磨损过程的微观机制。结果表明:B4C/Al基复合材料的磨擦系数随B4C含... 对质量分数分别为20%、30%和40%的高含量B4C/Al基复合材料的磨损行为进行了研究,分析了颗粒含量、载荷变化以及磨损时间对该复合材料磨损性能的影响,探索了该复合材料磨损过程的微观机制。结果表明:B4C/Al基复合材料的磨擦系数随B4C含量的增加而减小,材料耐磨损性能随B4C硬质颗粒含量的增加而提高;随载荷从30 N增加到70 N,B4C/Al复合材料的磨擦系数先减小再增加,材料磨损速率随载荷增加而增大。随磨损进行,整个磨损过程体现出阶段性的变化,复合材料的摩擦系数先减小再增加,磨损速率先缓慢增大,然后较快增长。高含量B4C/Al基复合材料磨损过程主要表现为犁削磨损和黏着磨损的磨损方式,同时还伴随有氧化磨损机制。 展开更多

关键词 b4c颗粒 6061铝合金 金属基复合材料 磨损性能 显微组织

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高含量B4C/Al6061复合材料微弧氧化机制及耐腐蚀性 被引量：1

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作者 陈洪胜 王文先 +1 位作者 武翘楚 李宇力 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2018年第2期166-169,共4页

用微弧氧化技术对30%B4C/6061Al复合材料进行了表面改性处理,探索了该材料的微弧氧化机制、表面反应产物和形貌。结果表明：B4C/6061Al复合材料表面生成了一层灰白色的Al2O3层,B4C陶瓷粉末颗粒与基体6061Al微间隙得到闭合,其腐蚀电流密... 用微弧氧化技术对30%B4C/6061Al复合材料进行了表面改性处理,探索了该材料的微弧氧化机制、表面反应产物和形貌。结果表明：B4C/6061Al复合材料表面生成了一层灰白色的Al2O3层,B4C陶瓷粉末颗粒与基体6061Al微间隙得到闭合,其腐蚀电流密度降低约三个数量级,耐蚀性能高于未做表面微弧氧化的复合材料。 展开更多

关键词 b4c/6061 AL 中子吸收材料 微弧氧化 电化学腐蚀

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B_(4)C-SiC复合陶瓷的制备及其物理力学性能研究

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作者 陈威 郝文慧 +1 位作者 高东强 李秀青 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期407-412,共6页

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、... 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。 展开更多

关键词 b_(4)c SIc 烧结压力 裂纹偏转 组织致密

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TiB_(2)/B_(4)C复相陶瓷自蔓延热爆炸烧结与性能表征 被引量：4

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作者 李云飞 高鑫 +1 位作者 陈鹏万 刘开源 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期26-34,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 Tib_(2)/b_(4)c 复相陶瓷 自蔓延高温合成 爆炸烧结 微观结构

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温度对B_(4)C涂层氧化防护性能和防护机制的影响 被引量：1

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作者 胡凯飞 王佩佩 +4 位作者 孙万昌 侯兆琪 易大伟 罗欢 任宣儒 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-97,共9页

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(80... 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。 展开更多

关键词 涂层 石墨 碳化硼(b_(4)c) 玻璃膜 氧化防护 阻氧机制

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添加TiB_(2)对石墨烯改性B_(4)C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响 被引量：3

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作者 叶腾钶 徐豫新 +1 位作者 武岳 任云燕 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1471-1481,共11页

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB_(2)的两种石墨烯改性碳化硼(B_(4)C)陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基... 为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB_(2)的两种石墨烯改性碳化硼(B_(4)C)陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征。结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB_(2)以及石墨烯的强化机制。结果表明:TiB_(2)的加入可以提高石墨烯改性B_(4)C陶瓷的各项性能,相较不含TiB_(2)的石墨烯改性B_(4)C陶瓷,含质量分数14%TiB_(2)改性B_(4)C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66%、24.06%和19.70%,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11%;对于石墨烯改性B_(4)C陶瓷,TiB_(2)的加入与石墨烯的促进作用使B_(4)C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因。 展开更多

关键词 b_(4)c-Tib_(2)复相陶瓷 动态失效 石墨烯 颗粒破碎程度

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B_(4)C添加量对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响 被引量：1

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作者 邹鑫 肖学平 +3 位作者 宋雅楠 陈平安 朱颖丽 李享成 《耐火材料》 CAS 北大核心 2023年第4期310-313,共4页

以板状刚玉(粒度≤1、≤0.075 mm)、Al-Si合金粉(粒度为50μm)、α-Al_(2)O_(3)微粉(粒度为5μm)、鳞片石墨(粒度≤0.074 mm)和B_(4)C粉(粒度为20μm)为原料,硝酸镍为催化剂,酚醛树脂为结合剂制备了Al_(2)O_(3)-C材料,研究了B_(4)C添加... 以板状刚玉(粒度≤1、≤0.075 mm)、Al-Si合金粉(粒度为50μm)、α-Al_(2)O_(3)微粉(粒度为5μm)、鳞片石墨(粒度≤0.074 mm)和B_(4)C粉(粒度为20μm)为原料,硝酸镍为催化剂,酚醛树脂为结合剂制备了Al_(2)O_(3)-C材料,研究了B_(4)C添加量(加入质量分数分别为0、3%、6%和9%)对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:1)随着B_(4)C添加量的增加,试样的线变化率明显减小,常温抗折强度和耐压强度明显增大;当B_(4)C添加量为3%(w)时,试样经1450℃处理后的线变化率降至0.65%,常温抗折强度和耐压强度最高,分别为28.7和57.3 MPa。2)当B_(4)C添加量为6%(w)时,试样经1400℃空气气氛氧化后的氧化指数降至3.9%,抗氧化能力明显增强。 展开更多

关键词 Al_(2)O_(3)-c b_(4)c 力学性能 抗氧化性能

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B_(4)C加入量对硅溶胶结合莫来石-刚玉浇注料性能的影响 被引量：6

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作者 蔡玮 陈金凤 +1 位作者 鞠茂奇 丛培源 《耐火材料》 CAS 北大核心 2022年第4期325-328,共4页

以烧结莫来石、α-Al_(2)O_(3)微粉、板状刚玉和进口蓝晶石为原料,以硅溶胶为结合剂,添加不同质量分数的B_(4)C(分别为0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%),于1450℃保温3 h热处理后制备了莫来石-刚玉浇注料试样,研究了B_(4)C外加量对莫来石-刚... 以烧结莫来石、α-Al_(2)O_(3)微粉、板状刚玉和进口蓝晶石为原料,以硅溶胶为结合剂,添加不同质量分数的B_(4)C(分别为0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%),于1450℃保温3 h热处理后制备了莫来石-刚玉浇注料试样,研究了B_(4)C外加量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着B_(4)C加入量的增加,试样在1450℃热处理条件下的膨胀量先减小后增大,体积密度变化较小,显气孔率逐渐降低,常温强度有所提高,高温抗折强度提升显著,抗热震性能先升高后降低。B_(4)C加入试样后促进富硼液相的生成,Al_(2)O_(3)和SiO_(2)的晶粒被富硼液相润湿,使晶粒界面具有小的形核势垒,高的形核速率和高的移动速率,有利于莫来石相的生长,产生体积膨胀,形成一定量的微裂纹,提高了试样的抗热震性能。综合考虑,B_(4)C的最佳加入量为4%(w)。 展开更多

关键词 莫来石-刚玉浇注料 硅溶胶结合 b_(4)c 抗热震性能

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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 被引量：1

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作者 刘国昂 王海龙 +2 位作者 方成 黄飞龙 杨欢 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期697-706,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 高熵硼化物陶瓷 b_(4)c 力学性能 抗氧化性能

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