Razvoj večfunkcionalnih B4C-Al in B4C-Mg sestavljenih materialov za nove izdelke

Cilj predlaganega projekta je razvoj B4C-Al-Si in B4C-Mg kompozitov, z možnostjo načrtovanja mehanskih (prelomna žilavost, trdota, obrabna obstojnost) in termičnih (prevodnost, raztezek) lastnosti. Z različnimi modifikacijami kemijske sestave površine B4C delcev v predobliki, bomo, ob spontani infiltraciji predoblike s talino ali pri naknadni termični obdelavi, zagotovili nastanek ena ali več veznih oz. sekundarnih faz, katerih mehanske lastnosti (zlasti trdota) bodo primerljive z bor karbidom, kar končnemu izdelku zagotavlja želene lastnosti. Za doseganje teh ciljev bomo preizkusiti: (i) uporabnost dodatkov kot sta bor in magnezij, ki z aluminijem tvorita spojino AlMgB14 katere trdota (35-40 GPa) presega trdnost bor karbida, (ii) kombinacijo dodatkov B, Mg in TiB2, ki tvorijo kompleksno spojino AlMgB14-xTiB2, katere trdnost je še višja (40-46 GPa), ter (iii) učinkovitost zaščitne prevleke iz heksagonalnega BN, ki bi jo na površino B4C delcev nanesli z mehanskim legiranjem, s katero želimo preprečiti stik Al taline z bor-karbidom. Upočasnitev nastanka stranskih produktov bi želeli doseči tudi z uporabo Al-Si zlitine s 45-70 ut. % Si. Predpostavljamo, da bi, ob nižji koncentraciji aluminija v sistemu, lahko dosegli, da bo hitrost infiltracije bistveno večja od hitrosti nastajanja stranskih produktov. Priprava kompozitov z infiltracijo ima še eno prednost, saj omogoča pripravo gradientnih kompozitov, pri čemer velikost delcev bor-karbida v posameznih plasteh gradientno narašča ali upada.. Na ta način je možno ustvarjati gradientno spreminjanje termičnih lastnosti kompozitnega materiala, temperaturnega raztezka ipd. Zato bi v predlaganem projektu želeli z infiltracijo izdelati nekaj gradientnih kompozitov B4C-Al in določiti njihovo mikrostrukturo ter mehanske lastnosti. Infiltracija B4C z magnezijem oz. magnezijevimi zlitinami kot alternativa sistemu B4C-Al je še premalo raziskana. Magnezij, za razliko od aluminija, v stiku zB4C ne tvori karbidov, ki praviloma negativno vplivajo na mehanske lastnosti kompozita. Zato bi v okviru predlagane projektne naloge izdelali z infiltracijo še te kompozite in jih metalografsko preiskati ter primerjati s kompoziti B4C-Al.