陜西標(biāo)準(zhǔn)鋁碳化硼設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

來源: 發(fā)布時間:2021-11-30

碳化硼陶瓷是一種具有優(yōu)良性能的特種陶瓷,如高熔點、高硬度、低密度、耐磨性好、耐酸堿性強等特點,但由于其燒結(jié)溫度過高、難以致密化及韌性低等缺點,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***,價格便宜,與碳化硼復(fù)合后的材料具有輕質(zhì)、**、高韌的特點。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,隨著我國核電行業(yè)的發(fā)展和乏燃料運輸儲存自主國產(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。碳化硼-鋁復(fù)合材料特別是在核電領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。陜西標(biāo)準(zhǔn)鋁碳化硼設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

碳化硼陶瓷具有高硬度、高熔點、低密度的特點,將其與金屬鋁基復(fù)合材料能克服自身缺陷,使其得到更***的應(yīng)用。碳化硼陶瓷是一種具有優(yōu)良性能的特種陶瓷,如高熔點(2450℃)、高硬度、高模量、密度?。?.52g/cm3)、耐磨性好、耐酸堿性強,但其本身所具有的缺陷,如低斷裂韌性、過高的燒結(jié)穩(wěn)定、抗氧化能力較差以及對金屬穩(wěn)定性較差等,限制了其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。而金屬次啊了具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能以及高延展性且易加工的特點,將兩者進(jìn)行復(fù)合可同時發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。


遼寧好的鋁碳化硼生產(chǎn)廠家因為碳化硼顆粒的中子俘獲截面大,吸收能力強,俘獲能譜寬,被加工成中子吸收板應(yīng)用于核能防護(hù)領(lǐng)域。

長期以來,作為乏燃料儲存運輸關(guān)鍵的B4C/Al中子吸收材料被少數(shù)發(fā)達(dá)國家壟斷,我國長期依賴進(jìn)口,嚴(yán)重制約了我國核電自主化與走出去的發(fā)展戰(zhàn)略。2017年,國家科技重大專項及中核集團(tuán)科技專項“龍舟-CNSC 乏燃料運輸容器研制”項目成果——大型乏燃料運輸容器原型樣機通過驗收,并具備了批量化生產(chǎn)能力。這是我國乏燃料運輸史上具有里程碑意義的事件。而其中的關(guān)鍵材料,正是中科院金屬所研制的B4C/Al中子吸收材料,這一材料的國產(chǎn)化將為我國核電事業(yè)的發(fā)展和B4C/Al更***的應(yīng)用提供重要支持。


其中鋁基復(fù)合材料的研究和應(yīng)用**為***,早在20世紀(jì)80年代,洛克希德·馬丁公司將DWA復(fù)合材料公司生產(chǎn)25%SiCp/6061Al復(fù)合材料用作飛機上承放電子設(shè)備的支架,其剛度比原用的7075鋁合金約高65%。近年來,以顆粒增強鋁為**的金屬基復(fù)合材料作為主承載結(jié)構(gòu)件,在先進(jìn)飛機上獲得廣泛應(yīng)用。DWA復(fù)合材料公司與洛克希德·馬丁公司及空軍合作,將粉末冶金法制備的碳化硅顆粒增強鋁基6092Al復(fù)合材料,用于F-16戰(zhàn)斗機的腹鰭,代替了原有的2214鋁合金蒙皮,剛度提高50%,壽命提高17倍,可以大幅度減少檢修次數(shù),節(jié)約檢修費用,并使飛機的機動性能得到提高。F-18戰(zhàn)斗機上采用碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料,作為液壓制動器缸體,與替代材料鋁青銅相比,不僅凈質(zhì)量減小,熱膨脹系數(shù)降低,而且疲勞極限還提高1倍以上。B4C/Al能應(yīng)用在液壓制動器缸體。

因此,碳化硼陶瓷的燒結(jié)工藝要盡量利用反應(yīng)過程中的化學(xué)驅(qū)動力、微裂紋增韌等作用來達(dá)到既能降低碳化硼的燒結(jié)溫度又能提高制品的綜合性能的效果。陶瓷致密度越高,陶瓷晶粒越細(xì),陶瓷整體的硬度就越高。而要想提高陶瓷材料的斷裂韌性,可以從細(xì)化晶粒、提高結(jié)構(gòu)均勻性、減少缺陷尺寸等方面入手,其增韌機制有相變增韌、纖維補強增韌、顆粒彌散增韌。撞擊產(chǎn)生后,在拉伸載荷作用下,斷裂首先發(fā)生在非均質(zhì)處如孔隙和晶界上。因此,為使微觀應(yīng)力集中降低到**小程度,防彈陶瓷應(yīng)當(dāng)是孔隙率低(達(dá)理論密度值的99%)和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量陶瓷。中子吸收材料又稱中子毒物材料,通過其含有的大的中子吸收截面物質(zhì)(如硼、鎘、釓等)吸收熱中子。陜西多功能鋁碳化硼行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

杭州陶飛侖生產(chǎn)鋁碳化硼致密度高,**的提高了中子防護(hù)能力。陜西標(biāo)準(zhǔn)鋁碳化硼設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

在熱壓燒結(jié)過程中致密化的三種連續(xù)機制:

粒子重排,開口氣孔率降低,閉口氣孔率保持不變(溫度范圍:1800~1950℃);塑性流動,導(dǎo)致開口氣孔率的關(guān)閉,而不會對閉口氣孔產(chǎn)生***影響(1950~2100℃);熱壓結(jié)束時的體積擴散和氣孔消除(2100~2200℃)。

此外,為了降低燒結(jié)溫度和表面能、提高碳化硼陶瓷的綜合性能,必須加入添加劑來促進(jìn)碳化硼的熱壓燒結(jié)。添加劑包括燒結(jié)助劑或第二相反應(yīng)燒結(jié),在高溫高壓條件下,可以促進(jìn)燒結(jié),控制晶粒長大,提高力學(xué)性能,獲得高致密度、高性能的碳化硼陶瓷產(chǎn)品。 陜西標(biāo)準(zhǔn)鋁碳化硼設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

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