B_(4)C-SiC复合陶瓷的制备及其物理力学性能研究

摘要

为提升B_(4)C基陶瓷的力学性能,利用热压烧结工艺在不同压力(30,35,40 MPa)下制备了B_(4)C-20%SiC(质量分数)复合陶瓷试样,并对其物理力学性能进行了研究。利用阿基米德排水法、压痕法、三点弯曲法、单边切口梁法测定复合陶瓷的密度、气孔率、维氏硬度、弯曲强度以及断裂韧性,同时利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析并表征复合陶瓷的微观组织、物相组成、断口形貌等。研究结果表明,B_(4)C-SiC复合陶瓷主要由B_(4)C和SiC两相组成,其微观组织随着烧结压力的增大而变得更加致密;当烧结压力由30增至40 MPa时,B_(4)C-SiC复合陶瓷的密度由2.22增至2.64 g·cm^(-3),气孔率由1.47%降至1.02%,维氏硬度由17.0升至32.6 GPa,弯曲强度由312.7提升至447.6 MPa,断裂韧性由4.79增至7.21 MPa·m^(1/2)。当烧结压力达到40 MPa时,复合陶瓷断裂过程中,发生裂纹偏转,这种现象与致密的微观组织以及B_(4)C和SiC热膨胀系数不匹配有关。