[发明专利]一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法

摘要

一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料及其制备方法，它涉及一种层状功能梯度碳化硼铝基复合材料及制备方法。本发明是要解决单一体积分数均质的铝基复合材料防弹效果差、防弹层状梯度铝基复合材料中着弹面板体积分数低以及简单叠层防护结构的界面结合强度低的问题。面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；过渡中间层由多层碳化硼铝基复合材料组成，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层梯度降低；方法：预制体粉体的制备；二、逐层铺陈，制备预制体；三、熔融铝液；四、采用压力浸渗工艺将熔炼的铝液压入预制体间隙中，保压，脱模，获得层状梯度B₄C/Al复合材料。本发明用于制备装甲结构材料。

主权项

1.一种宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料，其特征在于宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述过渡中间层设置在面板与背板之间；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低；所述含铝材料为铝或铝合金；所述宽体积分数层状梯度碳化硼铝基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：一、按照设计厚度，称量不同体积分数的B₄C的预制体粉体，将不同体积分数的B₄C的预制体粉体按照B₄C体积分数由低到高的顺序沿钢模具轴向由下到上逐层铺陈于钢模具中，在压力为50～200MPa的条件下冷压成胚体；然后连同钢模具放入电炉中，在温度为500～700℃的条件下保温2～6h，得到层状梯度B₄C预制体；所述不同B₄C体积分数的预制体粉体包括高B₄C体积分数预制体粉体、中B₄C体积分数预制体粉体和低B₄C体积分数预制体粉体；所述高B₄C体积分数预制体粉体是指B₄C体积分数为55％～90％的预制体粉体，所述中B₄C体积分数预制体粉体是指B₄C体积分数为40％～55％的预制体粉体，所述低B₄C体积分数预制体粉体是指B₄C体积分数小于40％的预制体粉体；所述不同B₄C体积分数的预制体粉体在逐层铺陈之前进行干燥处理；二、将含铝材料在温度为700～900℃的条件下熔炼2～6h，得到含铝材料熔液；所述含铝材料为铝或铝合金；三、采用压力浸渗将步骤二得到的含铝材料熔液浇注到层状梯度B₄C预制体中并加压浸渗，在压力30～250MPa的条件下保压10～60min，随模冷却后，脱模得到层状功能梯度B₄C/Al复合材料；所述层状功能梯度B₄C/Al复合材料由面板、背板和过渡中间层组成；所述面板按体积分数由70％～90％碳化硼和10％～30％含铝材料制成；所述背板按体积分数由0％～40％碳化硼和60％～100％含铝材料制成；所述过渡中间层为多层碳化硼铝基复合材料，由面板向背板每层碳化硼铝基复合材料中的碳化硼体积分数逐层等梯度降低。