论文部分内容阅读
碳化硼具有低密度、高硬度、良好的耐磨性和耐蚀性能等特点,广泛应用于装甲材料、切割研磨材料、耐酸碱侵蚀材料等领域。但碳化硼为一种强共价键化合物,致使获得高致密度的烧结体非常困难,限制了其在工业上的进一步应用。本文将低密度的CaB6(0～20wt.%)作为掺杂相引入到B4C陶瓷中,并加入定量的A1203作为烧结助剂,热压烧结制备B4C/CaB6复合陶瓷。研究不同CaB6掺量对B4C/CaB6复合陶瓷密度、硬度的影响规律,确定获得优异性能的CaB6的最佳掺量。研究不同CaB6掺量的B4C/CaB6复合陶瓷的耐海水腐蚀性能,并通过电化学分析方法研究其在海水中侵泡的腐蚀行为,分析CaB6对B4C/CaB6复合陶瓷的耐海水腐蚀性能的影响规律。研究结果表明:以B4C为基体,0～20wt.%CaB6作为第二相掺杂,10wt.%Al2O3为烧结助剂,通过烧结温度为1900℃,烧结压力为30MPa,保温时间为60min的热压烧结工艺可制备出轻质的B4C/CaB6复合陶瓷材料,B4C/20wt.%CaB6复合陶瓷的密度最小,仅为2.431g/cm3。添加CaB6可除去B4C粉体中的氧污染,提高B4C粉体的烧结活性,促进B4C/CaB6复合陶瓷的致密化烧结,B4C/20wt.%CaB6复合陶瓷的相对密度最大,达到94.96%。随着CaB6的加入,B4C/CaB6复合陶瓷的维氏硬度逐渐降低。不掺加CaB6的复合陶瓷硬度最大,为38.65GPa;由于添加相CaB6的硬度小于B4C的硬度,掺入越多,复合陶瓷的硬度下降越多,B4C/20wt.%CaB6复合陶瓷的硬度降低到36.01GPa。B4C/CaB6复合陶瓷主要由B4C、CaB6、Al2O3和AlB12C2四相组成,其中AlB12C2为高温高压下B4C与Al2O3的反应产物。B4C/CaB6复合陶瓷块体烧结致密,断口平齐,脆性断裂,断裂方式以沿晶断裂为主。B4C/CaB6复合陶瓷在海水中浸泡20d的过程中,质量损失微少,腐蚀前后硬度下降幅度小,同时表明其具有良好的耐海水腐蚀性能。添加相CaB6与海水接触会发生微弱的电化学腐蚀反应,随CaB6质量分数的增大,B4C/CaB6复合陶瓷的耐海水腐蚀性能逐渐减弱。但是腐蚀产物沉淀会在表面形成保护膜,减缓腐蚀速率,进一步改善复合陶瓷的耐蚀性能。