烧结温度对B₄C基复合陶瓷的组织及物理力学性能的影响

来源期刊：超硬材料工程2020年第6期

论文作者：陈威 郝文慧 高东强 王昭勋 赵自强

关键词：B₄C;SiC;热压烧结;微观组织;物理力学性能;

摘    要：利用热压烧结工艺在不同的烧结温度（1800℃、1900℃）下制备出B₄C和B₄C-SiC复合陶瓷材料,并对其物理力学性能进行研究。利用阿基米德排水法、三点弯曲法、单边切口梁（SENB）、XRD及SEM等技术手段测试分析了B₄C和B₄C-SiC复合陶瓷材料的密度、气孔率、弯曲强度、断裂韧性,物相组成及微观形貌,并研究了添加相SiC对B₄C基复合陶瓷的物理力学性能的影响。研究结果表明,随着烧结温度的升高,B₄C和B₄C-SiC复合陶瓷材料的晶粒变得细小,组织更加致密,且B₄C和B₄C-SiC复合陶瓷主要由B₄C和SiC相组成,未有新相形成。同时,随着烧结温度的升高,B₄C陶瓷的硬度由8.2 GPa升至20 GPa,弯曲强度由256.5 MPa提升至264.3MPa,断裂韧性由2.58 MPa·m^1/2提升至4.01 MPa·m^1/2;B₄C-SiC复合材料的维氏硬度由12.0 GPa升至17.0 GPa,弯曲强度由236.8 MPa提升至312.7 MPa,断裂韧性由3.28 MPa·m^1/2提升至4.79 MPa·m^1/2。SiC作为添加相掺入B₄C基体中,可有效改善B₄C陶瓷材料的综合力学性能,对其断裂韧性的改善尤为显著,主要归因于SiC颗粒可以增强B₄C基体之间的界面强度,裂纹扩展至相界面处发生裂纹偏转。