碳化硼陶瓷具有许多优良性能,如密度小、硬度高以及中子吸收能力强,因此有良好的应用前景,然而高脆性制约了它在工业上的应用,而碳化硼基复合材料能有效解决这个问题。碳化硼-铝复合材料结合了碳化硼硬度高和铝韧性好的优点,因此性能更优。碳化硼-铝复合材料的制备通常采用浸渗法,而首先要解决的是一个关键问题是两者间较差的润湿性。本论文采用座滴法研究了纯Al及Al合金在B4C陶瓷上的润湿,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线衍射等方法分析了B4C/Al的界面特性。实验表明,两者的润湿角与温度有关。在熔点附近Al不能润湿碳化硼,接触角比较大,到1000℃时才开始润湿,接触角为90°。当温度升至1200℃和1300℃,接触角分别降为40°和20°。Ti能有效改善B4C和Al的润湿性,与纯Al相比,Al-Ti合金在1200℃和1300℃能形成0°的接触角。SEM和XRD分析结果显示在Al和B4C的润湿界面上有一过渡层,该层存在界面反应,主要有AlB12C2 ,TiB2和TiC生成,正是Ti与B4C的界面反应放出大量的热使体系的润湿性得到改善。阻碍碳化硼工程应用的另一个因素是难加工性。本论文把激光技术应用于其加工领域,研究出一种新型加工方法,并取得了一定进展。本文设计出两种有效的方法对碳化硼陶瓷进行切割。在实验基础上分析了各参数对加工质量的影响,采用扫描电镜(SEM)对各种激光切割工艺的断口进行分析,提出了激光加工碳化硼陶瓷的自行断裂机理。实验结果表明,激光能够用来加工碳化硼陶瓷厚板。激光功率与材料厚度以及切割速度成正比。材料越厚、切割速度越大,则需要的激光功率越大。提高功率和减小光斑直径能提升激光的切割能力和切口质量。厚度为5.5mm的碳化硼板,YAG激光功率达到130w,激光束沿同一位置重复走刀两次即可切断,最高切割速度可达120mm/min。厚度10.1mm的陶瓷板则需要170w的功率,切割速度为100mm/min。激光切割技术更为优越的一点是断口中无微裂纹。激光直接切断样品的断裂机制:1)开始阶段,样品边缘的拉伸应力引起了裂纹;2)裂纹稳定的扩展阶段,在激光点附近强大的压应力造成蠕变,激光束经过以后,压应力缓解,而后材料收缩从而引发拉伸应力,使裂纹从板的上表面向下表面扩展;3)最后阶段是不稳定断裂,裂纹尖端的应力是一个穿透厚度方向的拉伸应力,使裂纹不稳定延伸,没有断裂的区域迅速分开。