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本文主要研究了无压浸渗制备B4C/Al复合材料工艺、B4C/Al复合材料热处理工艺,以及材料制备工艺对材料性能的影响,并利用X射线光电子能谱分析、X射线衍射分析、扫描电镜以及透射电镜等手段较深入分析了材料显微组织和界面,探讨了B4C/Al复合材料的微观组织、界面与性能的关系。 研究表明,在熔融铝润湿碳化硼预制体并向碳化硼预制体中浸渗的过程中,取得良好界面结合的关键是保证在预制体达到完全浸渗前不发生过度的界面反应。碳化硼预制体经高温预烧后,碳化硼表面化学状态发生改变,预烧后形成的碳化硼新表面与铝的反应活性降低,从而保证在本文工艺条件下浸渗过程的顺利进行。 对无压浸渗法制备B4C/Al复合材料工艺过程中的温度、气氛、浸渗金属的研究表明:气氛、温度是无压浸渗发生的重要影响因素。气氛中的氧分压过高,碳化硼表面被氧化,浸渗无法进行;浸渗温度过低,碳化硼与铝之间不能达到良好润湿,浸渗也无法进行;在本文实验条件下,几种铝合金都可以与碳化硼复合,但复合效果不同,其中以纯铝L4的复合效果最佳。 对不同浸渗时间,不同铝合金渗体的B4C/Al复合材料进行力学性能测试及断口分析,结果表明:在优选工艺条件下制备的B4C/Al复合材料具有较好的力学性能。 对B4C/Al复合材料的热处理工艺研究表明,经长时间热处理后,B4C/Al复合材料中有大量的Al3BC生成,使材料的硬度有显著提高。保温时间和保温温度不同导致材料的组织及性能不同。 初步探索了在本文工艺条件下,碳化硼与铝的微观界面结构和界面反应。界面反应的主要产物为Al3BC,碳化硼被铝侵蚀的同时,Al3BC等反应产物生成。碳化硼与铝界面的反应是热处理改变碳化硼/铝复合材料性能的基础。