[发明专利]一种均质高碳化硼含量的碳化硼/铝复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种均质高Bsubgt;4/subgt;C含量的Bsubgt;4/subgt;C/Al复合材料及制备方法，属于粉末冶金和材料技术领域，解决现有技术中高Bsubgt;4/subgt;C含量的Bsubgt;4/subgt;C/Al复合材料难以烧结致密化的问题。本发明的制备方法包括按设计要求体积比将粉末态的Bsubgt;4/subgt;C原材料和铸锭态的Al原材料依次装入包套中进行除气‑封装处理后，在外加力场辅助作用下进行两步法烧结，其中第一步烧结温度Tsubgt;I/subgt;低于Al原材料的熔点；第二步烧结温度Tsubgt;II/subgt;高于Al原材料的熔点；第一步烧结时施加的力场Fsubgt;I/subgt;大于第二步烧结施加的力场Fsubgt;II/subgt;。本发明的方法一次致密化即可实现快速制备高Bsubgt;4/subgt;C含量的Bsubgt;4/subgt;C/Al三维网状结构复合材料；无需混料工序，无需压制成型工序，过程可控。

技术领域

本发明属于粉末冶金和材料技术领域，涉及核防护材料(乏燃料后处理和医用放射性诊疗场景)和轻质装甲防护部件中的抗弹材料领域，具体涉及一种均质高B₄C含量的B₄C/Al复合材料的制备方法。

背景技术

B₄C/Al复合材料具有强度高、硬度高、材质轻和稳定性好等优势，因此可应用于核防护和轻质装甲防护等领域。在B₄C/Al中，¹⁰B是热中子吸收的功能元素，其俘获热中子后发生(n,α)核反应生产Li和He，其反应为：¹⁰B+¹n→⁷Li+⁴He+2.6MeV。B₄C作为抗弹材料的主体，要求其含量通常高于50％(体积分数)。因此，以B₄C为基体，开发高B₄C含量的B₄C/Al复合材料，可以降低B₄C/Al作为核防护制品的设计尺寸，满足B₄C/Al作为抗弹材料的成分要求。

然而，在B₄C/Al复合材料中，由于B₄C的熔点高(2450℃)、共价键含量高(约93％)以及低的断裂韧性(约为2-3MPa·m^1/2)，自扩散系数较低，晶界移动阻力较大，因此，高B₄C含量的B₄C/Al复合材料的烧结致密化是难点。

因此，提供一种均质高B₄C含量的B₄C/Al的制备方法，解决现有技术中高B₄C含量的B₄C/Al复合材料难以烧结致密化的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种均质高B₄C含量的B₄C/Al复合材料的制备方法，解决现有技术中高B₄C含量的B₄C/Al复合材料难以烧结致密化的问题。

本发明的目的之二在于，提供采用该方法制成的均质高B₄C含量的B₄C/Al复合材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种均质高B4C含量的B4C/Al复合材料的制备方法，包括：按设计要求体积比将粉末态的B₄C原材料和铸锭态的Al原材料依次装入除气包套工装中进行除气-封装处理后，在外加力场辅助作用下进行两步法烧结，其中第一步烧结温度T_I低于Al原材料的熔点；第二步烧结温度T_II高于Al原材料的熔点；第一步烧结时施加的力场F_I大于第二步烧结施加的力场F_II。