上海大规模铝碳化硼设计标准

碳化硼（B4C）作为一种具有在自然界中*次于金刚石、立方氮化硼的超高硬度材料，还具有超高耐磨性能、高弹性模量、低密度（2.52g/cm3）、耐化学腐蚀、优异的吸收中子辐射、耐高温氧化性能等特点。以碳化硼为主要基体的复合材料或者碳化硼单相陶瓷材料，已经作为防弹陶瓷、水刀喷嘴、密封环、核反应堆中子吸收棒在****、核能及工业经济中得到广泛应用。其实，作为填充材料或者第二相添加剂，碳化硼以粉体形式，在更多的领域也得到了***的应用。B4C/Al可以应用在直升机旋翼和风扇出口导流叶片等各部件上。上海大规模铝碳化硼设计标准

碳化硼陶瓷具有低密度、高硬度、高弹性模量、高热导率、高熔点、优异的耐磨性能等特点，同时兼有较高的抗弯强度和断裂韧性。铝基碳化硼中子吸收材料是核电站乏燃料贮存格架，运输容器的主要材料，用以保证乏燃料在贮存和运输中的临界安全。铝基碳化硼中子吸收材料是核电站乏燃料贮存格架，运输容器的主要材料，用以保证乏燃料在贮存和运输中的临界安全。可满足AP1000,CAP1000,CAP1400堆型核电站对产品的要求，适用华龙一号，三代及二代核电站对该产品的要求。河南质量铝碳化硼原料杭州陶飞仑生产的铝碳化硼复合材料中碳化硼含量高达75%。

由于粉料在加热加压进行时处于热塑性状态，所以有利于颗粒扩散和传质过程的进行，能有效降低烧结温度，减少烧结时间，因而可获得致密度高、气孔小而少、晶粒细小和力学性能良好的碳化硼陶瓷制品。通常热压烧结条件为：真空或惰性气氛压力20～40MPa，温度2200～2300 ℃，保温时间0.5～2h。碳化硼是共价键很强的化合物，在高温下烧结扩散速率慢，物质流动发生较少，使其致密化过程非常困难。在热压烧结过程具有中致密化的三种连续机制。

近年来，某研究所与中国核电工程有限公司合作，在B4C/Al中子吸收材料制备、模拟环境服役性能考核以及全尺寸工程件研制等方面开展了攻关研究。攻克了大尺寸坯锭制备过程中界面调控难题，突破了高含量B4C/Al薄板的高效、高成品率轧制成型瓶颈，开发出适用于复合材料焊接的焊接工具与焊接工艺，打通了从材料研制到器件成型的全链条技术途径，为该材料的工程化应用奠定了坚实基础。现已研制出B4C含量为15~35wt%的系列中子吸收板材，并完成了加速腐蚀、高温老化、加速辐照及硼均匀性测试（中子吸收法）等实验考核，材料性能***达到或（如耐腐蚀性等）明显优于国外同类产品。杭州陶飞仑公司已经研制出力学性能优异的B4C/Al复合材料。

在热压烧结过程中致密化的三种连续机制:

粒子重排，开口气孔率降低，闭口气孔率保持不变(温度范围：1800～1950℃)；塑性流动，导致开口气孔率的关闭，而不会对闭口气孔产生***影响(1950～2100℃)；热压结束时的体积扩散和气孔消除(2100～2200℃)。

此外，为了降低烧结温度和表面能、提高碳化硼陶瓷的综合性能，必须加入添加剂来促进碳化硼的热压烧结。添加剂包括烧结助剂或第二相反应烧结，在高温高压条件下，可以促进烧结，控制晶粒长大，提高力学性能，获得高致密度、高性能的碳化硼陶瓷产品。 碳化硼弥散在铝或者铝合金基体中形成的复合材料。北京好的铝碳化硼包括哪些

B4C存在性脆、塑性差、难烧结致密的缺点，因此将脆性的B4C颗粒加入到韧性优异的铝合金内，可有效增强韧性。上海大规模铝碳化硼设计标准

因此，碳化硼陶瓷的烧结工艺要尽量利用反应过程中的化学驱动力、微裂纹增韧等作用来达到既能降低碳化硼的烧结温度又能提高制品的综合性能的效果。陶瓷致密度越高，陶瓷晶粒越细，陶瓷整体的硬度就越高。而要想提高陶瓷材料的断裂韧性，可以从细化晶粒、提高结构均匀性、减少缺陷尺寸等方面入手，其增韧机制有相变增韧、纤维补强增韧、颗粒弥散增韧。撞击产生后，在拉伸载荷作用下，断裂首先发生在非均质处如孔隙和晶界上。因此，为使微观应力集中降低到**小程度，防弹陶瓷应当是孔隙率低（达理论密度值的99%）和细晶粒结构的高质量陶瓷。上海大规模铝碳化硼设计标准

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