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·精密陶瓷

氮化硼精密陶瓷

詳細說明

碳化硼（B4C）陶瓷顆粒是一種極具性價比的增強顆粒，其硬度與耐磨性僅次于金剛石，價格卻遠低于金剛石，目前已經應用于拋光加工中，代替價格高昂、制備困難的金剛石磨料，在控制成本的基礎上保證了加工質量。近年來因為碳化硼顆粒的中子俘獲截面大，吸收能力強，俘獲能譜寬，以及熱穩定性好、耐腐蝕、造價低等優點，被加工成中子吸收板應用于核能防護領域，并且因為B4C顆粒不含放射性同位素，二次射線能量低，因此材料本身不會產生輻射污染。

目前B4C顆粒最主要的應用為顆粒增強金屬基復合材料中的增強相，對復合材料的耐磨性、耐蝕性、硬度以及強度均有顯著的提高，使得材料的使用環境更廣泛。但是B4C顆粒的應用因其抗氧化能力差、燒結溫度高以及斷裂韌性低等一系列缺點所限制。

鋁與B4C顆粒復合后具備質量輕、韌性高、強度高等特點，此外B4C顆粒增強鋁基復合材料還具備良好的抗彈性與防護性等優點，所以其廣泛應用于裝甲材料、發動機缸套材料、制動器材料、中子防護裝置材料等。

目前制備碳化硼增強鋁基復合材料主要有以下幾種方法：

1、噴射沉積法

噴射沉積法是使用高速氣流將在熔融狀態下的鋁金屬液滴分散成細小的液滴，金屬液滴會與高速吹過的氣流進行熱傳遞，同時與B4C增強顆粒混合，液滴溫度逐漸降低的同時在基底襯板上逐漸冷卻凝固形成沉積胚，制備顆粒增強鋁基復合材料。

2、熔煉法

熔煉法制備B4C/Al合金是將Al或Al合金基體加熱到熔融狀態，在機械攪拌下將B4C陶瓷顆粒加入到Al合金基體中制備復合材料。根據攪拌時Al合金基體熔融狀態的不同，分為液態攪拌和半固態攪拌兩種。兩種方法均是加入B4C粉末攪拌均勻后，澆筑到模具內成型。該方法設備簡單、工序少、操作方便。

3、粉末冶金法

將Al合金粉末與B4C粉末混合，采用粉末冶金工藝制備復合材料，在低于Al合金熔點以下進行燒結，Al與B4C界面反應大大減弱，B4C的粒度和體積比可在大范圍內調整，可采用冷等靜壓成型、燒結方式，也可以采用直接熱壓或熱等靜壓工藝成形與燒結同步完成，燒結后的坯體可進一步采用擠壓、鍛造、軋制等工藝提高材料的性能。粉末冶金法制備復合材料對設備以及制備工藝的要求很高，很難制備出大尺寸以及復雜形狀的零件，而且此方法所需成本較高，目前僅應用于航空航天以及軍事需求。

4、原位復合法

原位合成技術作為一種新興的B4C增強鋁基復合材料的制備方法，其原理是將某些可以和鋁元素產生化學反應的物質投入至熔融的鋁合金中，并在合金基體中生成若干增強相，直接對合金進行強化。由于通過化學放映生成的增強顆粒與合金計提結合強度更高，因此通過此方法制備的復合材料能