界面反应产物对B 4 C/Al复合材料颗粒润湿性及界面强度的影响机制

采用搅拌铸造法制备了B4C/Al复合材料，利用实验分析结合第一性原理计算的方法，探讨了界面反应产物Al3BC和TiB2对B4C/Al复合材料颗粒润湿性及界面结合强度的影响机制。结果表明，界面反应产物为Al3BC时，B4C颗粒润湿性没有得到实质性改善，存在明显的颗粒团聚现象，界面结合强度较低且过度的界面反应使得B4C颗粒分解损耗严重，导致B4C颗粒增强效果不明显；而通过添加Ti元素使界面反应产物为TiB2时，颗粒润湿性明显改善，B4C颗粒团聚现象显著减少，界面结合强度较高，力学性能得到显著提高。这主要是由于不同终端的Al(111)/TiB2(0001)界面粘附功均大于Al(111)/B4C(0001)的界面粘附功，表明界面反应产物TiB2可以提高B4C颗粒的润湿性，而界面反应产物Al3BC对提高B4C颗粒的润湿性非常有限；Al(111)/Al3BC(0001)和Al(111)/TiB2(0001)的界面上均形成了混合的共价键/金属键；Al(111)/TiB2(0001)的界面上的化学键作用力更大，相应地界面结合强度也更大。