2000年第2期 沈卫平等：S型B,C-SiC/C功能梯度材料的设计和制备 ·169。 MPa:另一个试条500℃保温0.5h后淬水，抗弯 设计成S型的成分分布函数 强度为216MPa,因此，抗热震性4e>500℃. S型11层的梯度材料热压后无裂纹，抗弯 强度为189MPa:抗热震性4r.>500℃. 3结论 参考文献 在2000'℃，20MPa热压，(80%B,C-20%SiC)1 Radev D D.Sintering of Boron Carbide-Based Materials.. -xC(体积分数)(x=0.2,0.4,0.6,0.8)的样品能够致 Metall,1991,51(11):630 密化，相对密度分别为-100%，98.8%和97.4%.p。 2 Niihara,Koichi.Sintered Composite Boron Carbide Body 分别为40%，60%，80%C的样品抗弯强度分别为 and Production Process.EP 0494390 Al,1992-07-15 254.6,208.2和116.8MPa. 3 Schwetz K A,Grellner W.The Influence of Carbon on the Microstructure and Mechanical Properties of Sintered 随着的提高，样品的线膨胀系数逐渐减 Boron Carbide.J Less Common Met,1981,82:37 小，但纯石墨层的线膨胀系数大于为80%层 4 Schwetz K A,Reinmuth K,Lipp A.Polykristalline,Poren- 的.随着的提高，样品的弹性模量大幅度减小. freie Sinterkorper aus Alpha-SiC,Borcarbide und Kohlen- 成分呈线性变化的6层和11层梯度材料热 stoff,Herstellung und Eigenschaften.Sprechsaal,1983, 压后陶瓷端表面龟裂，6层的梯度材料还有边缘 116(12):1063 层裂. 5黄启忠，杨巧勤，黄伯云，吕海波.原料种类对C-B,C SiC复合材料性能的影响.中南工业大学学报，1995,26 B,C-20%SiC/C(体积分数)功能梯度材料的 (2):223 两端都是脆性材料，与陶瓷/金属的梯度材料不 6许杨健，赵志岗，涂代惠梯度功能材料热弹性应力的 同，其B,C-SiC端弹性模量高，C端强度低，所以 研究进展.材料导报，1998,12(1)：10 两端都要缓和热应力.在幂函数的基础上，可以 Design and Fabrication of S-Type B,C-SiC/C Functionally Graded Materials SHEN Weiping,WU Bozhong. LI Jiangtao,GE Changchun Laboratory of Special Ceramics&P/M,Materials Science and Engineering School,UST Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT The x-0.2,0.4,0.6,80 layers of (1-x)(80%B4C-20%SiC)/x C (volume fraction)Functionally Graded Materials were hot-pressed respectively.The density,linear thermal expansion,elastic modulus and flexural strength were tested.There are crackles in FGMs of 6 and 11 layers that are designed by linear func- tion.The S-type function of compositional distribution as a designed method applied to investigate FGM.As a result the flexural strength is 216 MPa and thermal shock resistance Are>500C for 11 layers (x=0.2~1) FGMs of S-type. KEY WORDS functionally graded materials;S-type composition distribution function;B.C;SiC;C2 0 0 0 年 第 2 期 沈卫 平等 : S 型 B 4 C 一 is C/ C 功 能梯度 材 料 的设计 和制 备 . 1 6 9 - M aP ; 另 一 个试 条 5 0 ℃ 保温 .0 5 h 后 淬 水 , 抗 弯 强 度为 Z 16 M P a , 因 此 , 抗 热震性头 。 > 50 0℃ . 设计 成 S 型 的 成分分布 函 数 . S 型 1 层 的梯度 材料热压后 无裂 纹 , 抗弯 强度 为 1 8 9 M P a ; 抗 热 震性刁 f 。 > 5 0 0 oC . 3 结论 在 2 0 O0 oC , 2 0 M P a 热 压 , ( 8 0 % B 4 C 一 2 0 % S IC ) 一 x C ( 体积分数 ) x( = .0 2, .0 4, .0 6, 0 . 8) 的样 品 能够 致 密化 , 相 对密 度分别 为一 10 % , 98 . 8% 和 97 . 4 % . 叭 分别为 40 % , 60 % , 80 % C 的样 品 抗弯强度 分别 为 2 5 4 . 6 , 2 0 8 . 2 和 1 1 6 . S M P a . 随着沪 。 的提 高 , 样 品 的线 膨胀 系数 逐渐减 小 , 但纯 石墨 层 的线膨 胀系数 大于 沪 。为 80 % 层 的 . 随着俨 。 的 提高 , 样 品的弹性模量大幅度减小 . 成 分呈线 性变化 的 6 层 和 n 层 梯度材料 热 压后 陶瓷 端表面龟裂 , 6 层 的梯度材料还 有边 缘 层 裂 . B 4 c 一 20 % iS C/ (C 体积 分数 ) 功 能梯度材料 的 两 端都 是脆 性材 料 , 与 陶 瓷 /金 属 的 梯度材料 不 同 , 其 B 4 C 一 SI C 端弹性模 量高 , C 端 强度低 , 所 以 两 端都要 缓和 热应力 . 在幂 函数 的基础 上 , 可 以 参 考 文 献 1 R a d e v D D . S i n et r i n g o f B o or n C a ht id e 一 B a s e d M at e r i a l s . M e at ll , 19 9 1 , 5 1( 1 1 ) : 6 3 0 2 N i ih a r a , K o i e h i . S i n t e r e d C o m P o s i t e B o or n C a r bid e B o dy a n d P r o d u e t i o n P or e e s s . E P 0 4 9 4 3 9 0 A I , 1 99 2 一 0 7 一 1 5 3 S e h w e t z K A , G r e ll n e r W. hT e I n fl u e n e e o f C a rb o n o n th e M i e r o s tr u e ut r e an d M e e h an i c a l P r op e rt i e s o f S i n t e r e d B o r o n C a br id e . J L e s s C o m m o n M e t , 1 9 8 1 , 82 : 3 7 4 S e h w e t z K A , eR i n m u th K , L IP P A . P o ly kr i s t a l li n e , P o re n - fr e i e Si n t e rk o r P e r a u s A IP h a 一 S IC , B o r c a r bid e u n d K o h l e n - s t o f, He r s t e l l u n g u n d E i g e n s e h a ft e n . S P r e e h s a a l , 19 8 3 , 1 16 ( 12 ) : 10 6 3 5 黄 启忠 , 杨 巧勤 , 黄伯 云 , 吕海 波 . 原料种 类对 C 一 B 4 C - is C 复合材 料性 能的影响 . 中南工业大 学学报 , 19 9 5, 26 ( 2 ) : 2 2 3 6 许 杨健 , 赵 志 岗 , 涂代 惠 . 梯 度功 能材 料热弹 性应力 的 研 究进 展 . 材料 导报 , 1 9 9 8 , 1 2 ( l ) : 1 0 D e s i g n a n d F a b r i c a t i o n o f s 一 yT p e B 4 C 一 S IC / C F u n c t i o n a l l y G r a d e d M a t e r i a l s 肠iP i gn, 砰 U B oz ho n ,g L I iJ a n g t O O , G百 hC an gc hu n L ab o r a t o yr o f S p e c i a l C e r am i e s & P /M , M at e r i a l s S e i e n e e a n d E n g i n e e r i n g S e h o o l , U S T B e ij i n g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T T h e x = 0 . 2 , 0 . 4 , 0 . 6 , 8 0 lay e r s o f ( l 一 x ) ( 8 0 % B 4 C 一 2 0% S IC ) x/ C ( v o l unr e fr a e t i o n ) Fun c ti o n a lly G r a d e d M at e r i a l s w e r e h o t 一 P r e s s e d r e s P e e t i v e l y . T h e d e n s iyt, li n e ar ht e mr a l e x Pa n s i o n , e l a s t i e m o du l u s an d fl e x itr a l s tr e n hgt w e er t e s t e d . T h e r e a er e r a e k l e s i n FG M s o f 6 an d 1 1 l a y e r s ht a t a r e d e s i g n e d b y li n e a r fu n e - t i o n . T h e S 一 yt Pe fu n e t i o n o f e o m Po s it i o n a l d i s tr ib ut i o n a s a d e s ign e d m e t h o d ap Pli e d t o i n v e s t i g at e F G M . A s a r e s u lt ht e fl e x ur a l s t r e n hgt 1 5 Z 1 6 M p a an d t h e mr a l s h o c k r e s i s t an e e J f 。 > 5 0 0℃ fo r 1 1 1盯 e r s x( = 0 . 2 一 l ) F G M s o f s 一 yt Pe · K E Y W O R D S fu ll c t i o n a lly g r a d e d m a t e r i a l s ; S 一 yt Pe e o m P o s it i o n d i s tr ib ut i o n if ln c t i o n : B 4 C : S IC : C