第
7
卷第
3
期
2008
年
9
月
材料与冶金学报
Journal
of
Materials
and
Metallurgy
Vol.7
No.3
Sept. 2008
工艺因素对
B4
C-AIB
12
-AI
复合材料力学性能的影晌
王东山，薛向欣，杨合，张莹
(东北大学
材料与冶金学院，辽宁省高校珊资源生态化综合利用技术与棚材料重点试验室，
辽宁省棚资源综合开发利用工程技术研究中心，沈阳
11
∞
04)
摘
要:采用粉末冶金法，以
B
粉、
M
粉、瓦
C
粉为原料，在高纯氧气保护条件下，烧结制备了
B
4
C-A
lB
I2
-
M
复合材料。利用
XRD
和
SEM
对其物相组成和显微结构进行表征，研究了初始原料中
M
加入量、烧结时
间、烧结温度对材料力学性能的影响.结果表明:烧结试样中除含有时，
AlB
12
,
Al外，还含有Al
3
BC
和
少量Al
2
0
3
相;升高温度和延长烧结时间均不利于提高材料的抗弯强度;随原料中
Al加入量的增加，材料
的力学性能先增加后降低，原料中Al加入量(质量分数)为
39.71%
时试样的硬度最高为
66
1.
43
MPa, Al
加入量为
45.85%
时抗弯强度最高达
64.15
MPa.
关键词:粉末冶金;民
C;
AlB
12
;
Al;陶资-金属复合材料
中图分类号:
TB 331
文献标识码
:A
文章编号
1671
-6
620(
2008
)03
-0
182
-0
5
Effect of process factors on mechanical properties
of B
4
C-AIB
12
-Al composites
W
ANG
Dong-shan
,
XUE
Xiang-xin
,
YANG
He
,
ZHANG
Ying
(School
of
Materials
and
Metallurgy
,
Northestem
University
, Li
aoning
Key
Lab
for
Ecologically
Comprehensive
Utilization
of
Boron
Resource
and
Materials
,
Engineering
and
Technology
Research
Center
for
Boron
Resource
Comprehensive
Development
and
Application
of
Liaoning
Province
,
Shenyang
110004
, China)
Abstract:
By
powder metallurgy ,
B4
C-AlB
I2
-Al composites were prepared by sintering boron powder, aluminium
powder
and
boron carbide powder as raw materials under highly pure argon atmosphere. The mineral phase composition
and
microstructure were characterized using XRD and SEM. The effects of Al content addition, sintering time and
sintering temperature on the mechanical properties of sintering products were studied.
Th
e results show that there are
not only
B4
C, AlB
12
and
AI
, but also
Al3
BC
and small amount of Al
2
0
3
phases in the sintered samples.
1t
is
disadvantageous for the bend strength of product to increase the temperature and time
of
sintering.
Th
e mechanical
properties increase firstly and then decrease with
Al addition increasing.
The
highest hardness of product samples is
66
1.
43 MPa with 39. 71 %
AI
addition , and the bend strength reaches to 64.
15
MPa with 45.
85%
Al addition
in
raw
materials.
Key
words:
powder
metallurgy;
玩
C;
AlB
12
; AI; ceramic - metal composite
碳化棚由于具备密度低
(2.5
glcm
3
)
、硬度高
(仅次于金刚石和立方氮化棚)和良好的中子吸
收能力而备受关注[
1-3]
但是单一碳化棚陶瓷材
料具有两个明显弱点:
(1)碳化棚陶瓷的断裂韧
性很低
(K
，
c
<2.2
MPa
om
l/
2).
(2)
原子间以牢固
的共价键连接，很难烧结致密
[4]
为了改善碳化
珊的韧性，早在
20
世纪
60
年代国外已经开始了
对碳化棚金属复合材料的研究
[5]
目前各国研究
人员的研究工作主要集中在铁、铜、臻、铁、铝等金
收稿日期:
2007-11-13.
属和碳化珊的复合材料上[卜
9]
其中铝及铝合金
材质轻，韧性好，成本低廉，密度与碳化棚相近，因
此民
C/Al
复合材料的研究倍受关注.
A
lB
'2
具有
和
B
4
C
相似的结构[叫，都是由
B
12
二十面体为单
元构成的化合物.同样具有高熔点、低比重、高硬
度的特点，并且
A
lB
12
具有比
B
4
C
更高的棚含量，
在用作中子吸收方面也倍受人们的重视.最近的
研究[
11]
表明棚化物的加人能够明显改善碳化珊
机械性能，提高断裂韧性，抗弯强度和增加硬度.
作者简介:王东山(1
972
一)
，男，辽宁锦州人，东北大学博士研究生，
E-mail:
wds-1972@163.com;
薛向欣(1
954
一)
，男，
河北唐山人，东北大学教授，博士生导师.
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