Получение композитных материалов B4C-Al и B4C-Al-УНТ инфильтрацией

Abstract

Проведена инфильтрация спрессованной матрицы из карбида бора расплавленным алюминием. Показано, что при внешнем механическом воздействии на алюминий, предположительно облегчающем разрушение оксидной пленки на расплавленном металле, температура начала смачивания карбида бора снижается с 1100–1200 до 830–850 С, что позволяет избежать образования карбида алюминия, ухудшающего механические свойства композитного материала. Получены плотные керамокомпозиты с плотностью в диапазоне 2.45–2.58 г/см3, твердостью по Виккерсу до 21 ГПа и трещиностойкостью на уровне 3.5–4.5 МПа•м1/2. Установлено, что, хотя углеродные нанотрубки и взаимодействуют с расплавленным алюминием, при температурах ниже 950 С заметное их количество за время инфильтрации сохраняется, что позволяет получить армированный нанотрубками композитный материал. A compacted matrix of boron carbide has been infiltrated by molten aluminum. It is shown that under the external mechanical action on aluminium, presumably simplifying the destruction of oxide film on molten metal, the temperature of boron carbide wetting decreases from 1100–1200 to 830–850 °C, and this prevents the formation of unfavourable aluminium carbide that could worsen the mechanical properties of composite material. Dense ceramic composites with the density within the range of 2.45–2.58 g/cm3, Vickers hardness up to 21 GPa and fracture toughness at a level of 3.5–4.5 MPa · m1/2 have been obtained. It has also been determined that, although carbon nanotubes react with molten aluminium, a considerable amount of them is preserved during infiltration at temperatures below 950°С, which allows one to synthesise the соmposite material reinforced with nanotubes.