The role of TiO2 incorporation in the preparation of B4C/Al laminated composites with high strength and toughness
The role of TiO2 incorporation in the preparation of B4C/Al laminated composites with high strength and toughness
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TiO2掺入在制备高强韧B4C/Al层状复合材料中的作用
DOI：
10.1016/j.ceramint.2018.05.163
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发表时间：
2018-09
影响因子：
5.2
通讯作者：
Jiang Qi-Chuan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang Li-Kai;Shen Ping;Guo Rui-Fen;Jiang Qi-Chuan
采用冰模板法和气体辅助压力浸渗法制备了B4 C/Al层状复合材料，研究了TiO 2添加量对复合材料显微组织和力学性能的影响。TiO 2的加入促进了烧结后TiB 2的生成，减少了有害相的生成，提高了陶瓷结构的强度。但过量添加会导致渗铝后陶瓷层开裂和金属条的形成。复合材料的抗弯强度、断裂韧性和断裂功随初始TiO 2含量的增加先增加后降低，最大值分别为420 ± 20 MPa、44 ± 2 MPa m1/2和5002 ± 175 J m−2。比强度和韧性与钛合金相当。通过对裂纹扩展路径和断口形貌的分析，深入探讨了复合材料的断裂模式和增韧机理。裂纹偏转和金属桥连是两种主要的非本征增韧机制。
We prepared B4C/Al laminated composites via ice-templating and gas-aided pressure infiltration and investigated the effects of TiO2addition on the microstructures and mechanical properties of the composites. The incorporation of TiO2led to the formation of TiB2after sintering, reduced the formation of harmful phases and increased the strength of ceramic architectures. However, its excessive addition resulted in the cracking of ceramic layers and the formation of metal strips after Al infiltration. The bending strength, fracture toughness and work of fracture of the composites first increased and then decreased with increasing initial TiO2content, reaching maxima of 420 ± 20 MPa, 44 ± 2 MPa m1/2and 5002 ± 175 J m−2, respectively. The specific strength and toughness are comparable to those of titanium alloys. Furthermore, fracture modes and toughening mechanisms were thoroughly addressed by analyzing crack propagation paths and fracture surface morphologies. Crack deflection and metal bridging are two primary extrinsic toughening mechanisms.
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