高中子吸收能力鋁基復合材料的設計與制備

1萬字 28頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要
B4C陶瓷具有較高的比強度、比模量以及良好的抗熱震性能，而且在常見的陶瓷增強體中密度最低，具有良好的中子吸收能力。因此，B4C與Al復合獲得的B4C/Al復合材料是良好的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)功能一體化金屬基復合材料，在航天航空、武器裝備及核工業(yè)領域具有巨大應用潛力。
為了進一步提高B4C/Al復合材料的力學性能和中子吸收性能。本文設計并利用熔體電磁攪拌復合法制備具有跨尺度結(jié)構(gòu)的B4C/(ZrB2/Al)復合材料，并研究其組織結(jié)構(gòu)特性及力學性能。本文首先通過原位合成的方法制備納米ZrB2-Al復合熔體，然后通過熔體電磁攪拌方法實現(xiàn)微米級B4C顆粒在ZrB2-Al復合熔體中均勻的分布。組織結(jié)構(gòu)分析表明：通過上述方法可以有效的制備具有跨尺度結(jié)構(gòu)的B4C/(ZrB2/Al)復合材料，其中，微米級的B4C增強體在基體中分布比較均勻，而納米級的原位ZrB2整體分布均勻，然而局部出現(xiàn)團聚，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，提高了復合材料的中子吸收能力。力學性能分析表明：未加入碳化硼的復合材料延伸率最好，最大延伸率達到了22.5%，隨著碳化硼的加入，材料延伸率有所下降，但同時提高了材料的抗拉強度。10vol.% B4C顆粒的復合材料抗拉強度達到103MPa，較基體提高了28.8%。

關鍵詞 B4C/(ZrB2/Al)復合材料；跨尺度；原位電磁制備；微觀結(jié)構(gòu)；力學性能