作者：潘登; 李树丰; 张鑫; 潘渤; 付亚波放电等离子烧结原位反应断裂韧性
摘要：碳化硼(B4C)陶瓷因致密化烧结温度高(>2200℃)和断裂韧性与硬度不匹配的关键问题而阻碍了其广泛应用。为了解决以上问题,本文提出采用粉末冶金法(P/M)通过石墨粉(Gr)与硼粉(B)之间的原位反应(in-situ)以降低其致密化烧结温度;同时通过添加碳化鹄(WC)以生成板条状的五硼化二铸(W2B5)来提高其断裂韧性的研究思路,制备B4C-W2B5复合陶瓷。实验以硼(B)粉、石墨(Gr)粉以及碳化铸(WC)粉为原料,经过行星式高能球磨制备混合粉末,然后采用放电等离子烧结法(Spark plasma sintering,SPS)在烧结工艺为:压力30 MPa、烧结温度1100℃~1550℃~1700℃三步保温、烧结时间5 min~5 min~6 min的条件下对混合粉末进行固化烧结,分析了W2B5含量对复合陶瓷的微观结构和力学性能的影响,并对增韧机理进行了探讨。结果表明:当产物中B4C:W2B5=4:1(摩尔比),在1700℃下烧结,硬度和断裂韧性能够相平衡,致密度可达到100%,硬度为37.9 GPa,断裂韧性可达7.8 MPa·m^1/2.
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