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碳化硼(B4C)具有低密度(ρv=2.52g/cm3)、硬度高、耐磨性好、高弹性模量、抗氧化、耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，是一种重要的具有广泛应用前景的陶瓷材料，被广泛应用于防弹材料、耐磨和自润滑材料、切割研磨工具、防辐射材料和原子反应堆控制和屏蔽材料等。碳化硼的键结构为共价键连接，共价键比例90％以上，因此，要获得高致密度的烧结体非常困难。纯的B4C即使在接近其熔点的高温下烧结，也极少发生物质迁移，烧结密度一般低于80％，且容易出现异常晶粒长大和表面溶化现象[9,10]，烧结机制为体扩散和晶界扩散。另外，由于碳化硼本身具有较低的断裂韧性，以及对金属的稳定性较差等特点，这些性能上的缺陷也限制了其在工业上的进一步应用。
本文研究碳化硼粉末的细化，碳化硼的活化烧结，添加的烧结助剂是Al2O3，采用热压烧结工艺制备轻质碳化硼基复合陶瓷材料。利用显微压痕、三点弯曲等试验方法测试材料的力学性能，通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)等分析技术对B4C-Al2O3复相陶瓷的相组成、组织结构进行分析，并对复相陶瓷的增韧机理进行讨论。研究结果表明：
1.利用行星球磨的办法，在球磨转速是250r/min的条件下，球料比为30:1，球磨时间为36h，通过2mol/L的盐酸60℃酸洗8h后，能够获得平均粒径为1.2μm，粒径分布均匀，纯度高的碳化硼粉末。
2.Al2O3能在有效地降低碳化硼陶瓷的烧结温度的同时提高烧结试样的相对密度。因为Al2O3在烧结温度高于1600℃形成液相，促进烧结的进行。5％为Al2O3的最佳掺入量。当Al2O3的掺量继续增加，对复合材料的烧结致密度影响不大。
3.少量Al2O3的掺入能将复相陶瓷的硬度值提高到34GPa，而当Al2O3的掺入量大于5％之后，复相陶瓷的硬度值略有下降。因为随着Al2O3含量的增加至5％，Al2O3的掺入对B4C-Al2O3复合材料密度值的提高效果显著，而硬度值也就随之提高；而当Al2O3的掺入量继续增加至10％8寸，Al2O3的掺入对B4C-Al2O3复合材料密度值的影响已不明显。但同时由于Al2O3的硬度小于B4C的硬度，所以Al2O3的引入会降低复合材料的硬度。
4.掺入Al2O3的B4C-Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性明显大于纯B4C陶瓷的相应值。随Al2O3含量的增加，B4C-Al2O3复合材料的弯曲强度和断裂韧性都呈增长趋势。当Al2O3含量达到5％时，B4C-Al2O3复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别为480MPa和4.8MPa·m1/2。比纯B4C的相应值分别高出约200MPa和2.8MPa·m1/2。但Al2O3含量继续增加时，B4C-Al2O3复合材料的抗弯强度和断裂韧性略有下降。
5.通过显微结构分析可知，在1850℃温度下热压烧结1h得到的纯B4C试样气孔率较高，晶粒长大十分缓慢，导致试样的密实度难以提高。同纯B4C试样相比较，掺入Al2O3以后，烧结体试样的气孔率逐渐降低，密实度逐渐提高。当试样中掺入10wt.％的Al2O3时，烧结体已充分密实。