高中子吸收能力铝基复合材料的设计与制备.doc

高中子吸收能力铝基复合材料的设计与制备

1万字 28页 原创作品，独家提交，已通过查重系统


摘要
B4C陶瓷具有较高的比强度、比模量以及良好的抗热震性能，而且在常见的陶瓷增强体中密度最低，具有良好的中子吸收能力。因此，B4C与Al复合获得的B4C/Al复合材料是良好的轻质结构功能一体化金属基复合材料，在航天航空、武器装备及核工业领域具有巨大应用潜力。
为了进一步提高B4C/Al复合材料的力学性能和中子吸收性能。本文设计并利用熔体电磁搅拌复合法制备具有跨尺度结构的B4C/(ZrB2/Al)复合材料，并研究其组织结构特性及力学性能。本文首先通过原位合成的方法制备纳米ZrB2-Al复合熔体，然后通过熔体电磁搅拌方法实现微米级B4C颗粒在ZrB2-Al复合熔体中均匀的分布。组织结构分析表明：通过上述方法可以有效的制备具有跨尺度结构的B4C/(ZrB2/Al)复合材料，其中，微米级的B4C增强体在基体中分布比较均匀，而纳米级的原位ZrB2整体分布均匀，然而局部出现团聚，且铸态组织中未观察到明显气孔等缺陷；这种ZrB2颗粒分布于碳化硼颗粒周围的结构，使得硼元素的分布密度大大增加，提高了复合材料的中子吸收能力。力学性能分析表明：未加入碳化硼的复合材料延伸率最好，最大延伸率达到了22.5%，随着碳化硼的加入，材料延伸率有所下降，但同时提高了材料的抗拉强度。10vol.% B4C颗粒的复合材料抗拉强度达到103MPa，较基体提高了28.8%。

关键词 B4C/(ZrB2/Al)复合材料；跨尺度；原位电磁制备；微观结构；力学性能