碳化硼陶瓷是一種具有優(yōu)良性能的特種陶瓷,如高熔點(diǎn)、高硬度、低密度、耐磨性好、耐酸堿性強(qiáng)等特點(diǎn),但由于其燒結(jié)溫度過高、難以致密化及韌性低等缺點(diǎn),限制了它在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。近年來,碳化硼-鋁復(fù)合材料的研究較為***,鋁原料來源***,價(jià)格便宜,與碳化硼復(fù)合后的材料具有輕質(zhì)、**、高韌的特點(diǎn)。碳化硼-鋁復(fù)合材料具有良好的中子防護(hù)性能和抗彈性能,在中子防護(hù)裝置、裝甲材料和特殊用途防護(hù)方面得到了廣泛應(yīng)用,特別是在核電領(lǐng)域,隨著我國(guó)核電行業(yè)的發(fā)展和乏燃料運(yùn)輸儲(chǔ)存自主國(guó)產(chǎn)化的需求,B4C/AL復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能越來越受關(guān)注。我國(guó)由于核電商業(yè)化較晚,中子吸收材料研發(fā)明顯滯后,B4C/Al中子吸收材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。上海通用鋁碳化硼分類
在軍機(jī)上還應(yīng)用有其他的先進(jìn)材料,如陶瓷基復(fù)合材料、功能復(fù)合材料等。陶瓷基層狀復(fù)合材料具有獨(dú)特的力學(xué)性能和抗破壞能力,主要用于制作飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴閥,在提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。氧化鋁纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料可用作超音速飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管和墊圈材料。碳化硅纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料可作為高溫?zé)峤粨Q器、燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室材料。陶瓷基復(fù)合材料是未來高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪及燃燒系統(tǒng)的優(yōu)先材料,如用于F-119發(fā)動(dòng)機(jī)矢量噴管的內(nèi)壁板等。功能復(fù)合材料是指除力學(xué)性能以外還提供其他物理性能并包括化學(xué)和生物性能的復(fù)合材料,如隱身性、智能性等,美國(guó)的F-117戰(zhàn)斗機(jī)采用隱身材料,機(jī)身機(jī)翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復(fù)合涂層,起到很好的隱身效果。智能材料是把傳感器、致動(dòng)器、光電器件和微型處理機(jī)等埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中,具有感知周圍環(huán)境變化,針對(duì)這種變化具有自診斷功能、自適應(yīng)功能、自修復(fù)自愈合功能,且具有自決策功能的復(fù)合材料,可用于制作飛機(jī)上的傳感元件、處理元件和驅(qū)動(dòng)元件。 天津好的鋁碳化硼設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)碳化硼(boron carbide)陶瓷顆粒是一種極具性價(jià)比的增強(qiáng)顆粒,其硬度與耐磨性*次于金剛石。
鋁碳化硼在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用:
B4C/Al復(fù)合材料也可作為結(jié)構(gòu)材料,因其較低的密度和較高的強(qiáng)度,可應(yīng)用于飛機(jī)的各類構(gòu)件中,如美國(guó)DWA公司的B4C/Al產(chǎn)品已成功用于可活動(dòng)燃油檢查口蓋等器件上,表現(xiàn)出良好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性,可減輕重量,提高運(yùn)載能力。基于B4C/Al較低的熱膨脹系數(shù),較高的疲勞極限和良好的抗沖擊能力,能應(yīng)用在液壓制動(dòng)器缸體、直升機(jī)旋翼和風(fēng)扇出口導(dǎo)流葉片等各部件上。
鋁碳化硼目前應(yīng)用*****的領(lǐng)域仍為核防護(hù)材料領(lǐng)域。
將Al合金粉末與B4C粉末混合,采用粉末冶金工藝制備復(fù)合材料,在低于Al合金熔點(diǎn)以下進(jìn)行燒結(jié),Al與B4C界面反應(yīng)**減弱,B4C的粒度和體積比可在大范圍內(nèi)調(diào)整,可采用冷等靜壓成型、燒結(jié)方式,也可以采用直接熱壓或熱等靜壓工藝成形與燒結(jié)同步完成,燒結(jié)后的坯體可進(jìn)一步采用擠壓、鍛造、軋制等工藝提高材料的性能。粉末冶金法制備復(fù)合材料對(duì)設(shè)備以及制備工藝的要求很高,很難制備出大尺寸以及復(fù)雜形狀的零件,而且此方法所需成本較高,目前*應(yīng)用于航空航天以及***需求。目前B4C顆粒**主要的應(yīng)用為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)相。
在國(guó)內(nèi)外常用的眾多防彈陶瓷材料中,碳化硼(B4C)由于密度比較低,彈性模量較高,硬度高,使其成為***裝甲和空間領(lǐng)域材料方面炙手可熱的良好選擇,目前已廣泛應(yīng)用于防彈衣、防彈裝甲、武裝直升機(jī)以及警、民用特種車輛等防護(hù)領(lǐng)域。目前碳化硼防彈材料主要通過燒結(jié)法制備。純碳化硼在燒結(jié)過程中通常存在燒結(jié)溫度高、燒結(jié)后所得陶瓷致密度低,斷裂韌性較差等問題。工業(yè)上一般采用無壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)等技術(shù)燒結(jié)碳化硼。碳化硼-鋁復(fù)合材料的研究較為***。遼寧標(biāo)準(zhǔn)鋁碳化硼原料
鋁碳化硼主要應(yīng)用于核電站乏燃料的儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。上海通用鋁碳化硼分類
中子吸收材料又稱中子毒物材料,是通過其含有的大量的中子吸收截面物質(zhì)(如硼、鎘、釓等)吸收熱中子,從而抑制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng),主要用于核燃料與乏燃料貯存和運(yùn)輸中,以保證貯運(yùn)的次臨界安全。
碳化硼增強(qiáng)鋁(B4C/Al)復(fù)合材料中子吸收材料是由B4C顆粒添加到鋁基體中形成的一種新型鋁基復(fù)合材料,因其硼含量高、密度低、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn),近年來在國(guó)外已替代傳統(tǒng)的硼不銹鋼等中子吸收材料大量應(yīng)用于核燃料/乏燃料高密度貯存和運(yùn)輸。 上海通用鋁碳化硼分類
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