[发明专利]用于控制多相复合物微结构偏压的工艺

说明书

概括地说，本发明涉及一种用于控制且由此预测多相复合物微结构偏压的工艺。本发明特别涉及一种用于获得存在于多相颗粒复合材料的微结构中的组成相的优选定位的工艺。本发明可用于高性能材料特性的生产和性能的优化。

目前，当制备多相复合物时，在微米级水平上，通常不能预测、且由此不能控制多相复合物的微结构。这是最终复合产品可靠性低和产出废品率高的主要原因。此外，由于多数高性能材料是不透明的，所以在生产过程中或之后通过非破坏性评价或检测(NDE)进行微结构的质量控制是不可能的。对于依靠铠装层中所用材料来说，质量控制是重要的，通常就象人的生死之间的差别。

在用于复合物的混合物规律中，复合物的多数特性通常由不必按最大体积或重量存在的连续相调节。一般来说，高性能的单石陶瓷对于加工来说是昂贵的，这是由于因诸如高熔点和硬度这样的内在特性而需要极高的加工条件。作为结果，许多高性能的独石材料对于生产来说是昂贵的。

根据本发明者的最佳经验，没有人能够确定用于抗穿透的铠装层材料的标准。到目前为止，在硬度，弹性模量，韧度，强度和材料的抗穿透性之间进行的实验发现没有特殊的相关性。目前，通过认识到控制多相复合物的微结构偏压，已经进行了微结构偏压与抗穿透性间直接相关性的实验。

一种控制并由此预测多相复合物微结构偏压的工艺，以便在所得微结构中获得组分化合物在形态和位置上的优选定位。一般来说，该工艺将使一种组分相位于第二组分相的晶粒间界处(1＠2)或均匀分布在第二组分相中(1在2中)。在一种二硼化钛和氧化铝的混合物中，使用常规的手工混合(MM)和改进的自动传播高温合成(SHS)加工技术，可以将该工艺用于使二硼化钛晶粒位于氧化铝的晶粒间界处(T＠A)或均匀分布在氧化铝中(TinA)。

在稠化/熔化过程中，通过使一相的晶粒优选位于其它相的晶粒间界处或均匀分布在其它相内，一种工艺由此可使较低成本的复合材料(诸如二硼化钛/氧化铝)具有可与更昂贵的独石材料相比拟的特性。

一种优选多相复合物性能特性的工艺，它是通过以下方式进行的：优选将微结构进行偏压，使得本身具有优选特性的相能够影响并增加多数复合材料的所需特性。

附图1是所选陶瓷材料的文献中记录的特性的表格。

附图2表示球磨8和30小时的纯TiB₂和复合物TiB₂/Al₂O₃的比较SLAP穿透试验结果。

附图3表示：使用球磨8和30小时、然后按5000磅/英寸²持续(A)保持和500/5000磅/英寸²的压力(B)热压的SHS粉生产的SHS形状的1/d=10/1 LRP穿透对比试验结果。

附图4表示SHST＠A(样品225)和SHS TinA(样品227)的微结构对比观察结果的小结。

附图5表示纯氧化铝陶瓷与SHS生产的复合物TiB₂/Al₂O₃应变率和抗压强度的比较，其中所述的TiB₂/Al₂O₃进行了8小时球磨，然后按5000磅/英寸²的压力进行了热压。

附图6是在环境(一个大气压)压力下原位产生的SHS复合物TiB₂/Al₂O₃的低放大显微图。

附图7是在SHS反应发生后通过应用1800磅/英寸²压力而产生的SHS复合物TiB₂/Al₂O₃的低放大显微图。

附图8是在SHS反应发生后通过应用3000磅/英寸²压力而产生的SHS复合物TiB₂/Al₂O₃的低放大显微图。

附图9是在SHS反应发生后使用爆炸压缩法产生的SHS复合物TiB₂/Al₂O₃的低放大显微图。

附图10是在环境(一个大气压)压力下原位产生的SHS复合物TiB₂/Al₂O₃的高放大显微图。

附图11是在SHS反应发生后通过应用1800磅/英寸²压力而产生的SHS复合物TiB₂/Al₂O₃的高放大显微图。