碳化硼(B4C)具有高硬度、高熔点、低密度、高耐磨性、吸收中子等优良性能,在结构材料、轴承材料、核反应堆材料以及装甲防护材料中得到了广泛应用。但是碳化硼的脆性限制了其进一步的开发应用。本文通过无压浸渗工艺将韧性很好的铝渗入到碳化硼多孔陶瓷骨架中,制备出强度和韧性匹配较好的复合材料。对碳化硼多孔陶瓷骨架的制备工艺、无压浸渗工艺、热处理工艺进行了研究,并尝试了非真空条件下的无压浸渗工艺。利用金相显微镜、SEM、XRD等手段,对各阶段材料的显微组织进行分析,并对材料的硬度、抗压强度、弯曲强度、断裂韧性及耐磨性等力学性能进行了研究。 通过模压成型、预烧等工艺制备孔隙率为65％左右的碳化硼多孔陶瓷骨架。经预烧后的碳化硼颗粒表面的氧化物含量非常少,这就保证了在浸渗过程中碳化硼和铝液能够直接接触,从而改善了二者之间的润湿性。 采用两种不同类型的预制体,尝试了非真空条件下的无压浸渗工艺。由于在非真空条件下碳化硼表面会氧化生成钝化膜B2O3,而B2O3和铝的润湿性很差,这样就阻止了碳化硼和铝的直接接触,使铝液无法渗入到碳化硼多孔骨架内。 在真空条件下通过无压浸渗工艺制备了B4C/Al复合材料,复合材料中没有大尺寸的显微缺陷,组织分布较均匀、致密,主要物相为B4C、Al、Al3BC和AlB2相。定量分析结果表明,热处理后复合材料的主要物相为Al3BC和AlB2相,B4C和Al的含量明显减少。力学性能结果表明,B4C/Al复合材料的断裂韧性较单一碳化硼有显著提高,经过热处理后该复合材料的硬度和强度均明显高于热处理前。 热处理研究结果表明,相对于热处理温度,保温时间对该复合材料力学性能的影响更大。