高中子吸收能力鋁基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)與制備

1萬(wàn)字 28頁(yè) 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要
B4C陶瓷具有較高的比強(qiáng)度、比模量以及良好的抗熱震性能，而且在常見(jiàn)的陶瓷增強(qiáng)體中密度最低，具有良好的中子吸收能力。因此，B4C與Al復(fù)合獲得的B4C/Al復(fù)合材料是良好的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)功能一體化金屬基復(fù)合材料，在航天航空、武器裝備及核工業(yè)領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。
為了進(jìn)一步提高B4C/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能和中子吸收性能。本文設(shè)計(jì)并利用熔體電磁攪拌復(fù)合法制備具有跨尺度結(jié)構(gòu)的B4C/(ZrB2/Al)復(fù)合材料，并研究其組織結(jié)構(gòu)特性及力學(xué)性能。本文首先通過(guò)原位合成的方法制備納米ZrB2-Al復(fù)合熔體，然后通過(guò)熔體電磁攪拌方法實(shí)現(xiàn)微米級(jí)B4C顆粒在ZrB2-Al復(fù)合熔體中均勻的分布。組織結(jié)構(gòu)分析表明：通過(guò)上述方法可以有效的制備具有跨尺度結(jié)構(gòu)的B4C/(ZrB2/Al)復(fù)合材料，其中，微米級(jí)的B4C增強(qiáng)體在基體中分布比較均勻，而納米級(jí)的原位ZrB2整體分布均勻，然而局部出現(xiàn)團(tuán)聚，且鑄態(tài)組織中未觀察到明顯氣孔等缺陷；這種ZrB2顆粒分布于碳化硼顆粒周圍的結(jié)構(gòu)，使得硼元素的分布密度大大增加，提高了復(fù)合材料的中子吸收能力。力學(xué)性能分析表明：未加入碳化硼的復(fù)合材料延伸率最好，最大延伸率達(dá)到了22.5%，隨著碳化硼的加入，材料延伸率有所下降，但同時(shí)提高了材料的抗拉強(qiáng)度。10vol.% B4C顆粒的復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度達(dá)到103MPa，較基體提高了28.8%。

關(guān)鍵詞 B4C/(ZrB2/Al)復(fù)合材料；跨尺度；原位電磁制備；微觀結(jié)構(gòu)；力學(xué)性能