B 4 C微波合成技术及B 4 C/Al复合材料力学性能的研究

发布时间：2024-02-21 21:38

　　微波烧结技术不但具有节能、高效等优势,其高频电磁场还能引起某些材料特异性的产生,因此成为国内外学者研究的热点。传统工业上合成碳化硼晶体产率低,杂质多,能耗大,不符合资源节约、环境保护的可持续发展理念,若利用碳材料自身介质损耗,结合微波烧结技术快速高效制备出碳化硼晶体,扩宽碳化硼复合材料的应用,将会对碳化硼行业产生极大的影响。本课题采用微波加热方式,以廉价的煤粉和硼酸为原料,在无气氛保护的条件下,利用2.45 GHz的TE666单频微波烧结炉成功制备出了不同形貌的B₄C晶体,研究了加热温度、保温时间和Na2CO3添加剂含量等条件对微波合成碳化硼粉体的影响,并分析了微波加热过程中热效应行为;同时,利用粉末冶金真空热压的方法制备出性能优良的碳化硼铝基复合材料,并对烧结温度、保温时间等工艺条件进行了探究,分析了烧结样品的断裂类型,揭示了B₄C、Al界面结合机理。结果表明:微波烧结能在较低的温度下实现碳化硼有效、快速的合成,微波特殊的体积加热能使生成的碳化硼依附于煤粉颗粒表面发生原位生长,在1600℃时会形成边长小于150 nm、厚度约40 nm的碳化...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 碳化硼材料具有广泛的应用价值
        1.1.1 碳化硼晶体结构与性能
        1.1.2 碳化硼粉体的制备方法
    1.2 微波烧结技术具有巨大的发展前景
        1.2.1 微波与材料作用机理
        1.2.2 微波烧结技术的研究现状
    1.3 碳化硼铝基复合材料具有极大的应用潜力
    1.4 选题意义与研究内容
        1.4.1 选题目的与意义
        1.4.2 主要研究内容
        1.4.3 创新点
2 实验原料、主要设备及测试分析方法
    2.1 实验原料
        2.1.1 实验主要原料
        2.1.2 煤炭原料成分
    2.2 实验主要设备
        2.2.1 实验仪器
        2.2.2 微波加热装置
        2.2.3 保温结构设计
        2.2.4 热压烧结装置
    2.3 测试分析方法
        2.3.1 差热、热重综合热分析
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 微观形貌分析
        2.3.4 体积密度测试
        2.3.5 硬度测试
        2.3.6 抗弯强度测试
3 微波烧结制备碳化硼晶体
    3.1 原料制备与表征
        3.1.1 原料的制备
        3.1.2 原料的表征
    3.2 反应温度对微波合成碳化硼晶体的影响
        3.2.1 物相分析
        3.2.2 形貌分析
    3.3 保温时间对微波合成碳化硼晶体的影响
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 形貌分析
    3.4 添加Na₂CO₃助烧剂对微波合成碳化硼晶体的影响
        3.4.1 物相分析
        3.4.2 形貌分析
    3.5 微波烧结制备碳化硼晶体加热行为的分析
4 碳化硼增强铝基复合材料的工艺研究
    4.1 原料制备与表征
        4.1.1 原料的制备
        4.1.2 原料DSC-TG分析
    4.2 湿法球磨混料对碳化硼铝基复合材料的影响
        4.2.1 显微形貌及物相分析
        4.2.2 力学性能
    4.3 热压烧结温度对碳化硼铝基复合材料的影响
        4.3.1 力学性能
        4.3.2 显微形貌及物相分析
    4.4 保温时间对碳化硼铝基复合材料的影响
        4.4.1 力学性能
        4.4.2 显微形貌及物相分析
    4.5 碳化硼含量对碳化硼铝基复合材料的影响
        4.5.1 力学性能
        4.5.2 显微形貌及物相分析
    4.6 微波合成碳化硼晶须增强铝基复合材料的尝试
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
个人简历及硕士期间取得的成绩
致谢



本文编号：3905933