碳化硼陶瓷论文
碳化硼陶瓷
摘要：碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点和低密度的特点，是优异的结构陶瓷。本文综述了碳化硼陶瓷的粉体制备，着重阐述了5种烧结的方法，以及碳化硼陶瓷在增韧方面的研究。介绍了碳化硼陶瓷在结构材料、电学性能、方面的应用。
关键词：碳化硼；制备；烧结；应用
1、碳化硼陶瓷概述
1.1、碳化硼的发展
碳化硼这一化合物最早是在 1858 年被发现的，然后英国的Joly于1883 年、法国的Moissan于1894 年分别制备和认定了B3C、B6C。化学计量分子式为B4C 的化合物直到1934 年方被认知。随后，俄国学者提出了许多不同的碳-硼化合物分子式，但这些分子式未能得到确认。事实上，由B-C相图可以知道，碳-硼化合物有一个从B4.0C到B10.5C的很宽的均相区，在这个均相区内的物质习惯上通称为碳化硼。从20世纪50年代起，人们对碳化硼，尤其是对其结构、性能进行了大量的研究，取得了许多研究成果，推动了碳化硼制备和应用技术的长足发展。现在碳化硼陶瓷广泛应用于民用、宇航和军事等领域。
1.2、碳化硼的优良性能
碳化硼陶瓷是一种仅次于金刚石和立方氮化硼的超硬材料，这是由其特殊的晶体结构所决定的。C原子与B原子半径很小，而且是非金属元素，B与C相互很接近，形成强共价键的结合。这种晶体结构形式决定了碳化硼具有超硬、高熔点(2450℃)、密度低(2.55g/cm3)等一系列的优良物理化学性能。
2、碳化硼陶瓷的制备
2.1、粉体的制备
目前国内外碳化硼粉末的工业制取方法主要有3种。
（1）碳管炉碳热还原法：在碳管炉中用碳黑还原硼酐2B2O3 + 7C = B4C+6CO↑,这是一个强烈的吸热反应。
（2）电弧炉碳热还原法：上述反应在电弧炉中进行。
（3）镁热法：2B2O3 + 5Mg + 2C = B4C + CO↑+ 5MgO，这是一个强烈的放热反应。
实验室规模，碳化硼粉末可用多种气相合成方法制得。用气相法制得的粉末粒度细、纯度高。气相法的代表反应为：4BCl3 + CH4 + 4H2 = B4C + 12HCl↑。
电弧炉碳热还原法是制取廉价碳化硼粉的主要工业方法。但由于电弧的温度高，炉区温差大，在中心部分的温度可能超过B4C的熔点，使其发生包晶分解，析出游离碳和其他高硼化合物。而远离中心的地方，温度偏低，反应进行不完全，残留的B2O3 和C 以游离碳和游离硼的形式存在于碳化硼粉中。所以电弧炉法制得的碳化硼粉一般含有较高的游离碳和游离硼。这种碳化硼粉主要用来作原料、磨料和制造砂轮。镁热法虽可制得极细的碳化硼粉，但反应产物中残留的MgO必须有附加的工序洗去，且极难彻底除去。
2.2、碳化硼陶瓷的烧结
2.2.1、无压烧结
碳化硼是一种共价键很强的化合物,其共价键比例高达93.94%。因此烧结性能非常差,不加任何添加剂的无压烧结温度大约在2300℃左右,其机理是在温度接近它的熔点时的体积扩散。纯碳化硼致密化最主要的前提是用的超细粉末,平均粒度小于3um,含氧量低的情况下,碳化硼的烧结温度以及获得的致密度分别为:
2240~2300℃,78%~86% 的致密度；2440℃,大于90%的致密度；2510℃用较细粉末烧结, 99%的致密度。
在常压下不大于2300℃烧结, 碳化硼的相对密度不大于90%,而且容易出现异常晶粒长大和晶体表面熔化的现象。增大碳化硼粉末的比表面积并减少平均粒度,可显著地提高烧结密度。研究表明,增加原料粉末的比表面积和纯度能显著地促进烧结过程, 降低烧结温度, 提高烧结的质量密度。当比表面积大于16㎡/g时, 可使烧结温度降低180℃, 烧结体的相对密度达到98%以上,抗弯强度达到456MPa, 硬度HV为2790。制品的性能接近热压制品的水平。
不含添加剂的无压烧结碳化硼陶瓷材料是一种适用于大批量生产形状复杂零件的工艺方法, 但由于对粉末要求过于严格和必须用超高温烧结, 因此在大批量生产中其工艺参数难于控制, 制品的性能也极不稳定。
2.2.2、含添加剂的无压烧结
采取提高点缺陷或者位错密度的方法,提高晶界面积及加大体积扩散的活化作用,可在温度较低的情况下实现致密化:（1)用高能球磨的机械合金化方法,提高比表面积；2)放入三价离子, 如铝或硼来取代碳从而导致电子缺失, 产生空位；3)引入一些烧结助剂去除碳化硼粒子表面的氧化物从而提高表面能,比如加入碳化铝、碳化硅、碳或有关的化合物可阻碍晶粒过度长大。其他提供Al的添加剂是Al2C3、Al4C3、AIF3 等, 也可用氟化物或碳作脱氧剂。
CrB2、TiB2、W2B5等添加物能产生一种钉扎效应,也可阻止晶粒长大。用C作为烧结添加剂, 可有效地促进碳化硼陶瓷的烧结,使碳化硼陶瓷可以在较低的烧结温度下达到较高的质量密度。当C质量分数为3%左右时,对密度可达到最大值,
即相对密度为92.7%,而抗弯强度可达到403MPa。弹性模量随相对密度的增加而增加。断裂韧性基本与相对密度无关。
组合添加剂,包括碳和金属硼化物或碳化物的加入,可同时起到碳的脱氧和金属的促进扩散作用,以及细化晶粒和第二相的增强效应。无压烧结添加体积分数为20%碳化硼的TiB2,用C与Ni做烧结助剂,升温到1600℃时,得到了94%致密度的碳化硼制品,且两相之间没有发生任何化学反应,只有烧结助剂的液相浸润作用。酚醛树脂热解成无定形碳方法和有机添加剂原位热解方法是目前的研究热点,
这种方法的优点是可改善碳分布的均匀性,获得超细的平均晶粒尺寸。
2.2.3、热压、热等静压(HIP)烧结
热压烧结是把粉末装在模具的腔内,加压的同时把粉末加热到烧结温度或更低一些,经过短时间烧结成致密而均匀的B4C制品,热压烧结是强化烧结。热压造成颗粒重新排列和塑性流动、应变诱导孪晶、晶界滑移、蠕变以及后阶段体积扩散与重结晶相结合等的物质迁移机理。热压烧结将压力的作用和表面能一起作为烧结的驱动力,所以通过热压可以降低陶瓷烧结的烧结温度,提高烧结体的致密度。其优点是:高温情况下粉末的塑性好、成形压力低、变形阻力小、烧结温度低、加快烧结速度、使难熔物致密化、晶粒细、显微组织优良等；缺点是:对压模的材料要求较高、工艺复杂、生产规模小、成品率低等。
热等静压(HIP)烧结是将惰性气体如Ar等作为传递压力的介质,将碳化硼粉末压坯或者装入包套的粉末料放入高压容器中,使粉料经受均衡压力和高温,降低烧结温度,避免晶粒生长,可获得高致密度的碳化硼陶瓷制品。与热压法相比,
它可以使物料受到各向同性的压力,因此陶瓷的显微结构较均匀,缺点是设备费用高及待加工工件尺寸受到一定限制。
2.2.4、放电等离子烧结法(SPS)
放电等离子烧结法是一种快速烧结的新工艺,它是将瞬间、断续、高能脉冲的电流通入装有碳化硼粉末的模具上,在粉末颗粒间可产生等离子放电,使粉末得到净化、活化、均化等效应。传统的热压烧结主要是由加压造成的塑性变形和通电产生焦耳热这两个因素来促使碳化硼烧结的进行,而放电等离子的烧结过程,
除了以上的作用外,在压实颗粒样品上施加了由特殊电源产生的直流脉冲电压,
并且有效利用了瞬时产生的放电等离子使被烧结的碳化硼内部均匀地自发热和使颗粒表面活性化,所以具有很高的热效率,可在相当短的时间内使烧结的碳化硼达到致密。
2.2.5、液相烧结
液相烧结是用两种或两种以上组分的压坯或粉末在低熔组分熔化或者形成低熔点共晶体条件下的液相状态下的烧结。液相引起物质迁移比固相快,而且最后液相将填满烧结体内的所有孔隙,因此获得了高致密度、性能好的产品。
2.2.6、碳化硼的增韧
现在对碳化硼的研究主要致力于碳化硼陶瓷的增韧，主要的增韧方法有：晶粒尺寸细化增韧、过渡金属硼化物粒子第二相增韧、过渡金属碳化物粒子增韧、金属增韧、碳与碳化物的增韧。增韧研究的趋势主要是原位自生增韧法和前驱体热解法，另外还有以聚碳硅烷为代表的热解纳米颗粒增韧工艺，它是在大粒径B4C
间形成固溶体，并形成晶内纳米结构，从而加速了材料烧结时的溶解- 沉积过程，促进了材料的致密化，同时也改善了B4C 陶瓷的晶界结构，无论是从组织均匀性还是致密化方面都有较大优势。
3、碳化硼陶瓷的应用
碳化硼具有一系列优良的性能：如密度低、硬度高、化学性质稳定，同时碳化硼还有很强的吸收中子的能力.基于这些优良的特性，碳化硼在许多领域得到了广泛的应用。
3.1、碳化硼作为结构材料的应用
碳化硼作为结构材料的应用是碳化硼材料在工业上的最主要的应用领域，一方面，碳化硼被用作磨料。例如将碳化硼用作其他硬质材料如硬质合金、工程陶瓷的抛光、精研或粉碎过程的研磨材料，取代原来使用的金刚石磨料，可以大大降低研磨过程的成本。另一方面，通过粉末冶金的方法制取耐磨、耐腐蚀的碳化硼器件，在许多领域取得了较好的应用效果，例如，碳化硼器件可用作气动滑阀、热挤压模、原子能发电厂冷却系统的轴颈轴承；用作陶瓷气体涡轮机中的耐腐蚀、耐摩擦器件；喷砂嘴及高压喷水切割的喷嘴；碳化硼还是长寿命陀螺仪中优异的气体轴承材料；由于碳化硼对铁水稳定及导热性好，可以用作机械工业连续铸模；又由于碳化硼材料能抗强酸腐蚀和抗磨损，可用作火箭液体发动机燃料的流量变送器轴尖。另外外敷碳化硼材料还可用作切削刀刃、研钵、捣锤等。碳化硼还可用作直升机的轻质装甲、防弹背心等。
3.2、碳化硼的电性能应用
碳化硼－石墨热电偶由石墨管、碳化硼棒以及两者之间的氮化硼衬套组成。在惰性气体和真空中，使用温度高达2200℃。在600~2200℃之间，电势差与温度线性关系良好。
3.3、碳化硼的核性能应用 在核反应堆堆芯组件中，中子吸收材料（控制棒、调节棒、事故棒、安全棒、屏蔽棒）是仅次于燃料元件的重要功能元件。碳化硼的中子吸收截面高，吸收能谱宽，价格低，原料来源丰富，吸收中子后没有强的λ射线二次辐射，从而废料易于处理。因此碳化硼是一种重要的中子吸收材料。
4、结语
碳化硼是一种重要的特种陶瓷，具有许多优异的性能，获得了广泛的应用，国内外对其研究较多。碳化硼粉末的工业制取方法主要有碳管炉碳热还原法、电弧炉碳热还原法、镁热法等3种。其中碳管炉碳热还原法可生产出较纯的碳化硼粉末。碳化硼烧结的方法主要有无压烧结、含添加剂的无压烧结、热压热等静压烧结、放点等离子烧结、液相烧结。现在对于碳化硼陶瓷的研究主要是增韧的研究。
参考文献
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碳化硼的生产工艺
碳化硼的生产工艺
碳化硼是一种重要的无机材料，具有高硬度、高熔点、高热导率、良好的化学稳定性等优良特性，在陶瓷、电子、冶金等领域得到广泛应用。以下将详细介绍碳化硼的生产工艺。
碳化硼的生产工艺主要有四种方法：热解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和高温合成法。
1. 热解法：热解法是最早采用的碳化硼生产方法。该方法是将碳和硼混合后，在高温下进行热解反应。首先，将所需的碳化硼原料粉末与适量的煤焦粉混合均匀，再放入高温炉中加热。随着温度的升高，反应开始产生，生成碳化硼。最后，通过冷却和粉碎等处理，得到所需的碳化硼粉末。
2. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种在气体中加热化学反应来制备碳化硼的方法。该方法使用反应物来在高温条件下进行表面化学反应，并在表面沉积出碳化硼薄膜。首先，将硼源和碳源的混合物通过气体输送进入高温反应器，加热至适宜的温度。在高温下，反应物分解产生碳化硼的气体，然后在基底表面沉积形成碳化硼薄膜。
3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种将溶胶液转化为凝胶后再进行干燥和热处理得到碳化硼的方法。首先，将硼酸盐和有机物混合在溶液中，形成可溶性的胶体混悬液。随后，在适当的温度和湿度条件下，溶胶慢慢凝胶形成凝胶体。最后，将凝胶体在高温下进行热处理，使其发生热分解反应生成碳化硼。
4. 高温合成法：高温合成法是一种在高温和高压条件下制备碳化硼的方法。该方法利用高温下碳和硼的反应性增加，进行碳化硼的合成。首先，将碳和硼的原料混合均匀，放入高温高压反应器中。然后在高温高压条件下进行反应，而后冷却、卸压和粉碎等处理，最终得到所需的碳化硼产品。
总的来说，碳化硼的生产工艺有热解法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和高温合成法等几种方法。这些方法各有特点，可应用于不同的生产需求。随着科技的不断发展，人们对碳化硼生产工艺的研究还在不断深入，相信未来会有更多创新的方法应用于碳化硼的制备。
2024年碳化硼市场前景分析
2024年碳化硼市场前景分析
引言
碳化硼是一种具有广泛应用前景的材料，具有优异的热导性、机械性能和电绝缘性等特点。本文将对碳化硼市场的潜在前景进行分析，包括行业趋势、市场规模及增长率、应用领域等方面进行探讨。
行业趋势
碳化硼是一种新兴材料，在众多领域中具有广泛的应用前景。随着工业技术的不断发展和对高性能材料需求的增加，碳化硼市场迎来了新的机遇。尤其在电子、冶金、石油化工等领域，碳化硼的需求量将会进一步增加。同时，碳化硼也逐渐在新兴产业中得到广泛应用，如新能源车辆、高科技航空航天等领域，这将进一步推动碳化硼市场的发展。
市场规模及增长率
据市场研究数据显示，碳化硼市场规模正在快速扩大。在过去几年中，碳化硼市场的年复合增长率超过了10%，预计未来几年内仍将保持较高的增长速度。碳化硼的需求量在全球范围内呈现出逐年增加的趋势，主要受益于碳化硼在电子领域的广泛应用和对高性能材料的需求增加。 应用领域
碳化硼在众多领域中都具有广泛的应用前景。首先，在电子行业中，碳化硼是一种重要的半导体材料，可用于制造高效电子器件和半导体器件，如功率器件、LED等。其次，碳化硼还可用于制造高硬度的切削工具和陶瓷制品，如涡轮机械、陶瓷刀具等。此外，碳化硼还被广泛应用于冶金、石油化工、航空航天等领域，用于制造高温、高压环境下的耐磨、耐腐蚀材料。
发展挑战
尽管碳化硼市场前景十分广阔，但仍面临一些挑战。首先，碳化硼的生产成本较高，制约了其规模化生产和广泛应用。其次，碳化硼的加工难度较大，限制了其在某些领域中的应用。此外，碳化硼的市场竞争日益激烈，各个国家和企业都在加大研发力度，并推出更具竞争力的产品。
结论
综上所述，碳化硼市场具有很大的发展潜力。随着工业技术的不断进步和对高性能材料需求的增加，碳化硼的市场规模将继续扩大。尽管市场发展面临一些挑战，但碳化硼在电子、冶金、石油化工等领域中的广泛应用将为市场带来更多机遇。未来几年内，碳化硼市场有望保持较高的增长率，并成为材料行业的重要组成部分。
碳化硼特性
碳化硼特性
B4C具有高熔点、高硬度、低密度等优良性能，并具有良好的中子吸收能力和抗化学侵蚀能力，因而广泛应用于耐火材料、工程陶瓷、核工业、宇航等领域。化学计量分子式为
B4C,碳化硼存在许多同分异构体,含碳量从8％-20％,最稳定的碳化硼结构是具有斜方六面体结构的B13C2、B13C3、B4C和其它接近于B13C3的相。碳化硼斜方六面体结构中包括12个二十面的原子团簇，这些原子团簇通过共价键相互连接，并在斜方六面体的对角线上有一个三原子链。多硼的十二面体结构位于斜方六面体的顶点。硼原子和碳原子可以在二十面体和原子链上互相替代，这也是碳化硼具有如此多的同分异构体的主要原因。正因为碳化硼的特殊结构，使之有很多优良的物理、机械性能。
碳化硼最重要的性能在于其超常的硬度(莫氏硬度为9.3，显微硬度为55GPa-67GPa)，是最理想的高温耐磨材料；碳化硼密度很小，是陶瓷材料中最轻的，可用于航天航空领域；碳化硼的中子吸收能力很强，相对于纯元素B和Cd来说，造价低、耐腐蚀性好、热稳定性好，广泛用于核工业，碳化硼中子吸收能力还可以通过添加B元素而进一步改善；碳化硼的化学性能优良，在常温下不与酸、碱和大多数无机化合物反应，仅在氢氟酸一硫酸、氢氟酸一硝酸混合物中有缓慢的腐蚀，是化学性质最稳定的化合物之一；碳化硼还具有高熔点、高弹性模量、低膨胀系数和良好的氧气吸收能力等优点。
。
不可否认，相对于其它陶瓷材料而言，碳化硼的强度和韧性略显偏低，尤其是断裂韧性低，影响了该材料的可靠性和应用性。但是可利用晶粒细化，相变韧化，相复合等多种手段使碳化硼材料强韧化。众所周知，碳化硼的烧结温度过高、抗氧化能力差以及对金属的稳定性不好等缺点，但是近年来随着超细粉末制备技术的发展和有效烧结助剂的开发，使碳化硼的常规烧结问题得到解决。
2碳化硼粉末的制备
现在工业上生产B4C的方法是用硼酸或脱水氧化硼与碳在碳管炉或者电炉中进行高温还原反应：2B203(4H3BO3)+7C=B4C+6C0+(6H2O)。目前国内外制取碳化硼粉末的方法主要有：碳管炉或电弧炉碳热还原法，镁热法，激光诱导CVD法，直接制备法，溶胶凝胶碳热还原法等碳管炉、电弧炉碳热还原法热法是用硼酸或脱水氧化硼与碳在电炉中进行高温还原反应。电弧炉根据石墨的电极工作原理分为立式冶炼炉和卧式冶炼炉。该反应必须严格控制才能获得高纯度和稳定性的碳化硼粉，决不允许有多余的碳存在，一般加入余量的硼或加入过量的硼酸和硼酐。其工艺流程为：硼酸+碳黑混合焙解碳化过筛分析检测产品(粉末)。碳管炉、电弧炉碳热还原法是目前工业制备碳化硼的最重要的方法。缺点：电弧的温度高，炉区温差大，在中心部分的温度可能超过碳化硼的熔点，使其发生包晶分解（包晶反应是有些合金当凝固到一定温度时，已结晶出来的一定成分的固相与剩余液相发生反应生成另一种新固相的恒温转变过程），析出游离碳和其它高硼化合物，而远离中心的地方温度偏低，反应进行不完全，残留的氧化硼和碳以游离碳和游离硼的形式存在于碳化硼粉中。因而制得的碳化硼粉含有较高的游离碳和游离硼。能量消耗大、生产能力低、高温下对炉体损坏严重、合成的原始粉末平均粒径大，需要经过破碎处理等。其优点在于：设备结构简单、占地面积小、建成速度快、工艺操作成熟等。 镁热法是利用化合物合成时的反应热，使反应进行下去的一种工艺，大多用镁作为助熔剂。
BCCP的生产工艺
BCCP的生产工艺
BCCP（碳化硼陶瓷制品）是一种高性能陶瓷材料，具有优良的耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点，广泛应用于机械制造、电力、化工等行业。下面将介绍BCCP的生产工艺。
BCCP的生产工艺可以分为原料选料、成型、烧结和后处理四个步骤。
首先，原料的选料非常关键。通常采用的原料是含有碳化硼粉末和少量添加剂的混合物。在选择碳化硼粉末时，需要考虑其颗粒度、纯度等因素，以确保最终产品的性能。
接下来是成型过程。成型方式有压力成型和注射成型两种。压力成型包括等静压成型和热等静压成型，通过使用模具将原料粉末压制成具有所需形状的坯体。注射成型则是将原料粉末与有机粘结剂和溶剂混合，形成可注射的胶体，通过注射成型机进行模具注入，形成坯体。
完成成型后，将坯体进行烧结。烧结是将坯体放入高温炉中，在一定温度和时间下进行加热处理，使原料粉末粒子之间发生自发扩散和结晶生长，使颗粒之间相互连接，形成致密的结构。烧结温度和时间的选择十分重要，过高会导致烧结体粒子长大不均匀，影响材料的性能，过低则无法达到致密度的要求。
最后是后处理过程。烧结后的BCCP材料需要进行表面处理，如研磨、抛光等，以改善其表面的平整度和光洁度。同时，还需要进行化学处理，如渗硅等，以增强材料的性能。
需要特别注意的是，BCCP的生产工艺需要控制好各个环节的参数，以确保最终产品的质量。选料时，需要保证原料的纯度和颗粒度的稳定性；成型时，需要控制好压力和温度等因素，以保持产品的形状和尺寸精度；烧结时，需要掌握合适的温度和时间，以实现材料的致密结构；后处理时，需要根据实际需求进行适当处理，以满足客户的要求。
总的来说，BCCP的生产工艺包括原料选料、成型、烧结和后处理四个步骤。通过合理的操作和参数控制，可以生产出高质量的BCCP产品，满足不同领域的需求。
碳化硼反应机理
碳化硼反应机理
碳化硼是一种广泛应用于高科技领域的陶瓷材料，其性质具有高温稳定性、硬度高、耐磨性好等特点。其制备一般采用碳和硼的高温反应，反应机理十分重要。
碳与硼的高温反应是一个复杂的过程，在不同的条件下会出现不同的反应机理。在通常的情况下，碳与硼的反应可以分为两个主要的步骤：第一个是碳的部分氧化，第二个是氧化碳与硼的复合反应。
在碳质量分数较高的反应中，反应中碳代表了主要的还原剂。在反应开始时，碳和硼会直接发生反应，生成不同的碳硼化合物，如B4C和B13C2。碳和硼之间的反应由于温度的升高而不断加剧，在高温条件下，碳和硼的反应产生了一种比B4C更加容易形成的新型碳硼化合物——B6C。
在碳含量较低的反应中，气态中的CO和H2会在高温下氧化为CO2和H2O，释放出大量的热能，这种反应被称为燃烧反应。在此条件下，硼和氧化碳既可以形成B4C，也可以形成B13C2。这两种化合物的生成取决于反应中碳和硼的摩尔比。当碳含量较低时，B13C2比B4C更容易形成。
在较高的温度下，碳和硼的反应会被氧化剂影响。在存在氧化剂的情况下，反应较快且生成较高含量的B4C。大量的CO2和H2O也会被释放出来。 总之，碳化硼的反应机理是一个复杂的过程，不同的反应条件会导致不同的反应机理。在制备之前对反应的机理和条件进行研究十分重要，有助于提高产品质量和效率。
无压烧结碳化硼的研究进展
第３Ｏ卷第６期 ２００７年１２月 山东陶瓷 ＳＨＡＮＤｏＮＧ ＣＥＲＡＭＩＣＳ Ｖｏ１．３０ ＮＯ．６ Ｄｅｃ．２００７
・综述・ 文章编号：１００５—０６３９（２００７）０６—００２５—０４
无压烧结碳化硼的研究进展
王君，张玉军，龚红宇，魏红康
（山东大学材料科学与工程学院，济南２５００６１）
摘 要碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点和低密度的特点，是优异的结构陶瓷，在民用、航
空和军事等领域都得到了重要应用。本文综述了无压烧结碳化硼陶瓷的国内外研究进展，阐
述了不同的烧结助剂、烧结温度和颗粒尺寸等因素对碳化硼陶瓷性能的影响。
关键词碳化硼；无压烧结；烧结助剂；烧结温度；颗粒尺寸
中图分类号：ＴＱ１７４ 文献标识码：Ａ
碳化硼是硬度仅次于金刚石和立方氮化硼的
高技术陶瓷材料，由于其硬度高、密度低、耐磨性
好、化学性能稳定和具有中子吸收性能，在机械、
军工防护、核电站、化工和航天航空等领域具有广
泛的用途，其主要产品有喷砂嘴、机械密封环、防
弹衣、军工装备防护板、核屏蔽和核反应控制棒
等。目前碳化硼制品的生产大都是采用热压方法
生产，热压产品的质量高，但成本高，而且受到尺
寸的限制，只能做一些形状简单的制品，严重制约
着高技术陶瓷材料的推广和应用。无压烧结工艺
过程是将无团聚的纳米粉末，在室温下模压成块
体，然后在一定的温度下烧结使其致密化。无压
烧结工艺简单，成本低，而且能够制备形状复杂的
制品。本文主要综述了不同烧结助剂、颗粒尺寸
和烧结温度等因素对碳化硼陶瓷性能的影响。
１添加剂对碳化硼陶瓷性能的影响
１．１不含添加剂的无压烧结
无压烧结Ｂ Ｃ时，影响Ｂ Ｃ陶瓷致密度的主
要因素为烧结温度和粉末粒度。单元系的主要烧
结机构是扩散和流动，无论是扩散还是流动，当温
度提高后，过程均加快进行，从而有利于提高陶
瓷的致密度ｎ］。粉末越细越有利于陶瓷的致密
化。研究结果表明，纯碳化硼无压烧结致密化最
主要的前提条件是采用≤３ ｍ的超细粉末，低含
碳化硼-铝复合材料的研究进展
碳化硼－铝复合材料的研究进展刘明朗１，韩增尧２郎静３马南钢１吴骁行１１华中科技大学材料成型与模具技术国家实验室，武汉４３００７４２中国空间技术研究院，北京１０００９４；３华中科技大学能源与动力工程学院，武汉４３００７４ 碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔点、低密度的特点，将其与金属铝复合能克服自身缺陷，使其得到更广泛的应用。碳化硼－铝复合材料按照基体的不同可分为铝基和碳化硼基两大类，分别综述了其制备工艺、界面反应以及润湿性，并展望了其发展方向，最后指出，随着研究的深入该复合材料将在大面积防护领域得到广泛应用。铝基；碳化硼基；制备；界面反应；润湿性Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ－Ａｌｕｍｉｎｕｍ ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬＩＵ Ｍｉｎｇｌａｎｇ ＨＡＮ ＺｅｎｇｙａｏＬＡＮＧ ＪｉｎｇＭＡ ＮａｎｇａｎｇＷＵ Ｘｉａｏｘｉｎｇ
国家科技项目（ＸＸＸＸ－４０１）；中国空间研究院创新基金 刘明朗：男，１９８８年生，硕士研究生Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｌ＿ ｌｉｕ１９８８＠ １６３． ｃｏｍ 马南钢：通讯作者，男，１９６２年生，博士，教授Ｔｅｌ：０２７－８７５５７９４９ Ｅ－ｍａｉｌ： ｎｇｍａ＠ｍａｉｌ． ｈｕｓｔ． ｅｄｕ． ｃ
ｎｂ（、／Ａｌ
复合＠＠１． Ｔｏｐｃｕ Ｉ，ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ４Ｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｊ Ａｌｌｏｙｓ Ｃｏｍｐｄ，２００９， ４８２：５１６＠＠２． Ｌｉｕ Ｃ Ｈ，Ｓｕｎ Ｊ Ｌ． Ｅｒｏｓｉｏｎ ｂｃｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ Ｂ４Ｃ －ｂａｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２０１０，３６ ： １２９
７＠＠３．王正军．碳化硼抗弹陶瓷的制备方法及应用［Ｊ］．中国粉体 技术，２００８，１４（３）：５６＠＠４． Ｈｕｌｂｅｒｔ Ｄ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｇｒａｄｅｄ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ－ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｓｐａｒｋ ｐｌａｓｍａ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ［Ｊ ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ， ２００８，４９３ ： ２５１＠＠ ５．于良，余新泉，邵磊．无压浸渗制备Ｂ４Ｃ／Ａｌ复合材料工艺的 研究现状［Ｊ］．材料导报，２００７，２１（１０）：１０６＠＠６． Ｍａｓｈｈａｄｉ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｌ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ ｓｉｎ ｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｂ４ Ｃ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２００９，３５ ： ８３１＠＠７． Ｃｈｅｎ Ｘ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｅｄ ＡＡ６０６３－Ｂ４Ｃ ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，２００９，５１８：１７４＠＠８． Ａｌｉｚａｄｅｈ Ｍ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ａｌ／Ｂ４ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉ ｔｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＡＲＢ ａｎｄ Ａｌ／Ｂ４ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＲＲＢ ｏｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，２０１０，１０：９３＠＠９．益小苏．先进复合材料技术研究与发展［Ｍ］．北京：国防工 业出版社，２００６：２９３＠＠１０． Ｇｏｍｅｚ Ｌ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｊ Ｃｏｍｐ Ｍａｔｅｒ， ２００９，４３ ： ９８７＠＠１１． Ｃｈｅｎ Ｘ Ｇ， Ｈａｒｋ Ｒ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ａｌ－３０％ Ｂ４Ｃ ｍｅｔａｌ ｍａ ｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ ｎｅｕｔｒｏｎ ａｂｓｏｒｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］． Ａｌ Ａｌ ｌｏｙｓ： Ｆａｂｒ， Ｃｈａｒ Ａｐｐｌ， ２００８ ： ３＠＠１２． Ｐｅｎｇ Ｌ Ｍ，Ｃａｏ Ｊ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃ ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｉｎｔｏ ｐｏ ｒｏｕｓ ｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ， ２００４，３７４ ： １＠＠１３． Ｌｕ Ｐ， Ｙｕｅ Ｘ Ｙ， ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏ ｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ４ Ｃ－ＴｉＢ２－Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｖａｃｕｕｍ ｉｎ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｒａｒｅ ｍｅｔａｌｓ， ２０１０，２９ （１） ： ９２＠＠１４．朱新文，江东亮，谭寿洪．多孔陶瓷的制备、性能及应用：（Ⅰ） 多孔陶瓷的制造工艺［Ｊ］．陶瓷学报，２００３，２４（１）：４０＠＠１５． Ｃｏｒｂｉｎ Ｓ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｇｒａｄｅｄ ｍｅｔａｌ／ｃｅｒａｍｉｃ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ， ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，１９９９，２６２：２０１＠＠１６．李青，华文君，等．无压浸渗法制备Ｂ４ Ｃ／Ａｌ复合材料研究 ［Ｊ］．材料工程，２００３（４）：１７＠＠１７． Ｄｕ Ｗ Ｆ， Ｗａｔａｎａｂｅ Ｔ． Ｈｉｇｈ－ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ Ｂ４Ｃ－ＡｌＢ１２ ｃｏｍｐｏｓｉ ｔｅｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ Ａｌ ｉｎｆｉｌｔｒｉｔｉｏｎ ［Ｊ ］． Ｊ Ｅｕｒ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ， １９９７ （１７） ：８７９＠＠１８．方圆，丁华东，等．碳化硼－金属复合材料的研究［Ｊ］．材料导 报，２００８，２２（专辑Ⅺ）：４００＠＠１９． Ｄｏｒｅａｕ Ｆ， Ｔａｒｉ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｇｒｅｅｎ ｔａｐｅｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ａｑｕｅｏｕｓ ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ［Ｊ］． Ｊ Ｅｕｒ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ， １９（１６） ： ２８６７＠＠２０． Ｌｕ Ｚ Ｈ， Ｚｈａｎｇ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ａｑｕｅｏｕｓ ｔａｐｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ＳｉＣ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２００９，３５（５） ： １８８９＠＠２１． Ａｌｂａｎｏ Ｍ Ｐ，ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｙｔｔｒｉａ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ｚｉｒ ｃｏｎｉａ ｂｙ ｔａｐｅｃａｓｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ， ２００８，３４：１９８３＠＠２２． Ｔａｒｉｏｌｌｅ Ｓ， Ｒｅｙｎａｕｄ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＳｉＣ－ＳｉＣ ａｎｄ Ｂ４ Ｃ－Ｂ４ Ｃ ｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］． Ｊ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ， ２００４，１７７：４８７＠＠２３．刘维良，刘硕琦，等．水基流延成型和热压烧结制备碳化硼陶 瓷及性能研究［Ｊ］．人体晶体学报，２００９，３８（４）：８９９＠＠２４． Ｚｈａｎｇ Ｃ Ｈ， Ｈｕａｎｇ Ｘ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ ｎｏｎ－ａｑｕｅｏｕｓ ｇｅｌｃａｔｉｎｇ［Ｊ］． Ｃｅｒａｍ Ｉｎｔ，２００９，３５：２２５５＠＠２５． Ｌｅｅ Ｋ Ｂ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ Ａｌ－Ｍｇ／Ｂ４ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ，２００１，３０２：２２７＠＠２６． Ａｒｓｌａｎ Ｇ，Ｋａｒａ Ｆ，ｅｔ ａｌ． Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙ ｓｉｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ－ａｌｕｍｉｎｉｕｒｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［Ｊ］． Ｊ Ｅｕｒ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ，２００３，２３：１２４３＠＠２７． Ｐｙｚｉｋ， Ｂｅａｍａｎ． Ａ１－Ｂ－Ｃ ｐｈａｓｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ４Ｃ／Ａｌ－ｄｒｉｖｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ［Ｊ］． Ｊ Ａｍ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ， １９９５，７８： ３０５＠＠２８． Ｋａｎｇ Ｐ Ｃ，Ｃａｏ Ｚ Ｗ，ｅｔ ａｌ． Ｐｈａｓｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌ－Ｂ４Ｃ ｃｅ ｒａｍｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｈｏｔ－ｐｒｅｓｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ［Ｊ］． Ｉｎｔ Ｊ Ｒｅｆｒａｃｔ Ｍｅｔ Ｈａｒｄ Ｍａｔｅｒ，２０１０，２８：２９７＠＠２９． Ｌｉｎ Ｑ Ｌ， Ｓｈｅｎ Ｐ， ｅｔ ａｌ． Ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｂ４Ｃ ｂｙ ｍｏｌｔｅｎ Ａｌ ａｔ １１７３～１４７３Ｋ［Ｊ］． Ｓｃｒ Ｍａｔｅｒ，２００９，６０：９６０＠＠３０．王希军，等．铝在碳化硼上的润湿性［Ｊ］．机械工程材料， ２００８，３２（５）：１５＠＠３１． Ｆｒａｇｅ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｂ４ Ｃ－（Ａｌ， Ｓｉ） ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅ ｒｉａｌｓ ｂｙ ｍｅｔａｌ ａｌｌｏｙ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｐｒｏｃ Ｔｅｃｈｎ， ２００３，１４３－１４４ ： ４８６＠＠３２． Ｚｈａｎｇ Ｚ，Ｃｈｅｎ Ｘ Ｇ，ｅｔ ａｌ． Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｌ－７％ Ｓｉ－１０％ Ｂ４Ｃ ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［Ｊ］． Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ， ２００７，４２ ： ７３５４＠＠３３． Ｔｏｐｔａｎ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａ ｔｉｏｎ ｏｆ ＡＡ １０７０ ａｎｄ ＡＡ６０６３ ｍａｔｒｉｘ Ｂ４Ｃ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏ ｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｄｅｓ， ２０１０， ３１ ： ５８８＠＠３４． Ｓｈｅｎ Ｐ， Ｚｏｕ Ｂ， Ｊｉｎ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｓｅｌｆ ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ＴｉＣ－ＴｉＢ２／Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｒｏｍ ａｎ Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ４Ｃ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｅｎｇ Ａ， ２００７，４５４ ： ３００＠＠３５． Ｌｅｅ Ｂ Ｓ， Ｋａｎｇ Ｓ． Ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｂ４Ｃ－Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｖｉａ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］． Ｍａｔｅｒ Ｃｈｅｍ Ｐｈｙｓ， ２００１，６７ ： ２４
碳化硼陶瓷的液相烧结试验研究
第７卷第２期
２００２年４月 哈尔滨理工大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＨＡＲＢＩＮ ＵＮＩＶ．ＳＣＩ．＆ＴＥＣＨ Ｖ０１ ７ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２００２
文章编号：１００７ ２６８３（２００２）０２ ００７３ ０３
碳化硼陶瓷的液相烧结试验研究
李文辉 ，李文新
１哈尔滨理工大学材料科学与工程学院，黑龙江啥尔滨１５０ｏ４０
２哈尔滨商业大学轻Ｉ学院，黑龙江哈尔滨１５００７６）
摘要：在烧结液相质量分数为Ｏ％～２５％的Ａｌ２Ｏ ３一Ｙ２０ ３系中，烧结温度为１ ９５０℃，烧结时间为 ５ｈ的条件下，研究了碳化硼陶瓷液相烧姑的致密化过程和力学性能．姑果表明，ＡＬ－Ｏ３和Ｙ ，的添加可
明显地改进烧姑性能，同时质量密度和力学性能也有明显提高．
关键词：碳化硼；烧结Ｉ艺；力学性能 中图分类号：ＴＢ３８ 文献标识码：Ａ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ
ＬＩ Ｗｅｎ—ｈｕｉ ．ＬＩ Ｗｅｎ—ｘｉｎ
（】Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅ，ｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ Ｕｎｉｖ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈ，Ｈａｒｂｉｎ １５００４￣Ｃｈｉｎａ；
２ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ．Ｈａｒｂｉｎ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｕｎｉｖ．．Ｈａｒｂｉｎ Ｉ ５００７６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂ Ｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ａｔ
１ ９５０℃ｆｏｒ ５ｈ ｗｉｔｈ ａｄｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｌ２Ｏ３ ａｎｄ Ｙ２Ｏ ｕｐ ｔｏ ２５％ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｓｉｎｔｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ
ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ａ１２Ｏ３ ａｎｄ Ｙ２Ｏ３，ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｒｅ ｉｎ－ ｃｒｅａｓｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ．
碳化硼基复合材料制备研究进展
碳化硼基复合材料制备研究进展／杨国良等 ・ ３７ ・
碳化硼基复合材料制备研究进展
杨国良，林文松，王婕丽，段丽慧，吴璐
（上海工程技术大学材料工程学院，上海２０１６２０）
摘要 碳化硼断裂韧性低、烧结温度高、抗氧化能力差、对金属的稳定性差，限制了其在工程上的进一步应用。
综述了碳化硼粉末的成型方法以及碳化硼基复合材料的烧结方法，总结了碳化硼陶瓷的增韧及烧结过程中的氧化行
为。 关键词 碳化硼成型方式相变增韧 晶须补强
中图分类号：ＴＱ１７４．７５ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｂａｓｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ
ＹＡＮＧ Ｇｕｏｌｉａｎｇ，ＬＩＮ Ｗｅｎｓｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｉｅｌｉ，ＤＵＡＮ Ｌｉｈｕｉ，ＷＵ Ｌｕ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｈｉｇｈ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｏｏｒ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ，ｂｏｒｏｎ ｃａｂｉｄｅ ｉｓ ｌｉｍｉｔｅｄ ｆｏｒ ｉｔｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｏｗｄｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｈｏｗ ｔＯ ｔｏｕｇｈ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ，ｍｏｌｄｉｎｇ ｗａｙ，ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ，ｗｈｉｓｋｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ
制备工艺对碳化硼陶瓷性能的影响
第２５卷第４期 ２００７年８月 粉末冶金技术
Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００７
制备工艺对碳化硼陶瓷性能的影响＊
穆柏春一 张辉唐立丹
（辽宁工业大学材料与化学工程学院，辽宁锦州 １２１００１）
摘要： 以活性炭和碳化硅为烧结助剂，采用真空热压工艺，制备了碳化硼陶瓷材料。研究了真空热压工
艺、烧结助剂对碳化硼陶瓷性能及断口的影响，结果表明，以活性炭和碳化硅为烧结助剂的碳化硼陶瓷随热压
压力增加，开口孔隙度减小，相对密度和抗弯强度增加。添加活性炭的碳化硼陶瓷在热压压力为３５ＭＰａ下，
开口孔隙度有最小值（１．７％），相对密度（９１．７％）和抗弯强度（２７７．６ＭＰａ）达最大值；以碳化硅为烧结助剂的 碳化硼陶瓷在热压压力为３０ＭＰａ下，开口孔隙度有最小值（０．６６％），相对密度（９１．９％）和抗弯强度
（１７３．６ＭＰａ）达最大值。添加活性炭的碳化硼陶瓷随保温时间由３０ｍｉｎ增加到９０ｒａｉｎ，开Ｅ１孑Ｌ隙度逐渐减小
而相对密度逐渐增加（９０ｍｉｎ时分别达到０．１９％；９９．６％），抗弯强度先增加后减小，在保温时间为６０ｍｉｎ时抗 弯强度达到最大值（３５１．７ＭＰａ）。在相同的真空热压工艺下，添加活性炭的碳化硼陶瓷与添加碳化硅的碳化
硼陶瓷相比，其开口孔隙度低，抗弯强度高。初步探讨了真空热压工艺以及添加剂促进碳化硼陶瓷烧结的机
理。 关键词：真空热压；Ｂ４Ｃ；开Ｅｌ孔隙度；相对密度；抗弯强度；热压压力；保温时间
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｏｒｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ
ＭｕＢａｉｅｈｕｎ，￣ａａｎｇＨｕｉ， Ｉｌｇ Ｌｉｄａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｅｈｎｏｋｇｙ。Ｊｉｎｚｈｏｕ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １２１００１，Ｃｈｉｎａ）