论文部分内容阅读
B4C/Al复合材料凭借着出色的功能性及结构性能被广泛的应用于航空、航天、汽车及核电等领域。与金属材料的制备方法相比,B4C/Al复合材料的制备方法较多,但制备出大尺寸、高B4C含量并且具有优良的功能和结构两大性能的方法却比较少。本文采用粉末冶金的方法制备了不同B4C质量分数的A1基复合材料,对材料的显微组织、力学性能进行了测试,主要对材料的耐腐蚀行为及耐磨行为进行了研究。采用粉末冶金的方法制备了质量分数为20wt%、30wt%及40wt%B4C含量的复合材料。对B4C/AL复合材料进行了密度测试及显微组织观察,并对其相关机理进行了理论分析。运用XRD和SEM等手段对材料的物相及微观形貌进行了进一步的研究。对材料的拉伸性能进行了测试,通过SEM对材料的断口形貌进行了观察,通过断口形貌分析,对材料的断裂机理进行了理论分析。模拟材料的使用时的不同环境条件,对不同B4C含量的Al复合材料进行了腐蚀试验:(1)分别在NaCl和H3BO3的腐蚀液中进行了电化学腐蚀试验,对试验结果的Tafel、NyquisT、相位角及阻抗曲线进行了分析,并对材料的电化学腐蚀机理进行了探讨。(2)对30wt%B4C/Al复合材料进行了酸性盐雾腐蚀(ASS)试验,通过表面评级和腐蚀速率的计算,对材料的腐·蚀性能进行了评价并对产生腐蚀的原因进行了解释。(3)在20℃和40℃不同温度条件下,分别对B4C质量分数为20wt%、30wt%和40wt%含量B4C/Al复合材料在H3B03浓度为2500ppm中进行全浸泡腐蚀试验,对浸泡溶液的PH值、溶液电导率及失重率进行了测定,通过SEM和XRD对腐蚀后的微观形貌及物相进行了分析。B4C/Al复合材料产生腐蚀的原因主要是由于Al的腐蚀,B4C基本不发生腐蚀。另外一方面是由于在材料内部存在着微缺陷:一种为B4C颗粒间铝基体没有及时填充形成的微空隙;另一种为板材在制备的过程当中由于硬质颗粒B4C颗粒的破碎形成的裂痕。这些缺陷的存在也是材料被进一步腐蚀的原因。通过以上的实验证明,如果制备的B4C/A1复合材料想近一步的应用于实际当中,需对材料进行表面处理,提高材料的耐腐蚀性能。对B4C/Al复合材料的耐磨损性能进行了研究,分别以材料的B4C含量、加载载荷、磨损时间为变量,对材料的磨损性能进行测试。通过测试结果,对材料在不同条件下的摩擦因数、损失质量及损失速率进行了对比分析。通过SEM对磨损的表面形貌进行了观察,对磨损过程中的磨痕进行了宽度测定,对磨损后的表面进行了XRD分析并对磨球表面进行SEM观察。通过以上测试结果,对材料的耐磨性能及磨损机理进行了探讨。在材料磨损的过程中,B4C颗粒属于坚硬耐磨性材料,耐磨性能的好坏与B4C和A1的界面结合程度有很大的关系。SEM观察发现,在磨痕表面有剥落的B4C颗粒,剥落的B4C的作为磨粒加剧了磨损的进行,同时在材料的表面产生了黏着磨损和犁沟。磨损试验表明:B4C含量为30wt%时材料的磨损性能较好,这主要是由于当B4C含量为30wt%时,B4C和Al之间的界面结合较好,有助于材料耐磨性能的提高。