潘 登¹，李树丰¹，张 鑫¹，潘 渤²，付亚波³
(1. 西安理工大学 材料学院，陕西 西安 710048；2. 西安热工研究院，陕西 西安 710054；3. 台州学院，物理与电子工程学院，浙江 台州318000)

摘 要：碳化硼(B₄C)陶瓷因致密化烧结温度高(>2200 ℃)和断裂韧性与硬度不匹配的关键问题而阻碍了其广泛应用。为了解决以上问题，本文提出采用粉末冶金法(P/M)通过石墨粉(Gr)与硼粉(B)之间的原位反应(in-situ)以降低其致密化烧结温度；同时通过添加碳化钨(WC)以生成板条状的五硼化二钨(W₂B₅)来提高其断裂韧性的研究思路，制备B₄C-W₂B₅ 复合陶瓷。实验以硼(B)粉、石墨(Gr)粉以及碳化钨(WC)粉为原料，经过行星式高能球磨制备混合粉末，然后采用放电等离子烧结法(Spark plasma sintering, SPS)在烧结工艺为：压力30 MPa、烧结温度1100 ℃~1550 ℃~1700 ℃三步保温、烧结时间5min~ 5 min~6 min 的条件下对混合粉末进行固化烧结，分析了W₂B₅ 含量对复合陶瓷的微观结构和力学性能的影响，并对增韧机理进行了探讨。结果表明：当产物中B4C:W2B5=4:1(摩尔比)，在1700 ℃下烧结，硬度和断裂韧性能够相平衡，致密度可达到100%，硬度为37.9 GPa，断裂韧性可达7.8 MPa·m^1/2。
关键词：B₄C-W₂B₅；放电等离子烧结；原位反应；断裂韧性