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碳化硼是一种重要的特种陶瓷，其硬度仅次于金刚石和立方氮化硼(CBN)。同时，碳化硼具有耐磨性好、体积密度小(2.5g/cm3)、熔点高和耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，但热压烧结成本高和韧性差的缺点限制了其被更广泛的应用。为了“双复合”增韧补强碳化硼力学性能，本文利用原位反应和无压浸渗法制备了B4C-CeB6/Al复合材料，并对其制备工艺、力学性能、相组成、微观组织和增韧补强机理进行了系统的研究。
研究了CeO2和B4C以及B4C和Al分别在20～1500℃之间的化学反应以及生成产物。
确定了制备B4C预制体的工艺条件。当烧结好的B4C预制体空隙率为42％时，其抗弯强度为67.58MPa。对B4C预制体的微观组织研究发现：预制体中有大量直径在1～5μm之间的开口孔，其孔径一般都在1～5μm之间。这些孔隙相互之间形成了互通的三维连贯网络，这些网络为无压浸渗法制备B4C/Al复合材料时金属铝的渗入提供了通道。
采用无压浸渗法制备了B4C/Al复合材料，其密度、抗弯强度和断裂韧性均比热压烧结法制备的单一B4C材料的性能都有显著的提高，但硬度有所降低。孔隙率为42％的预制体浸渗得到的B4C/Al复合材料的密度为2.55g/cm3，比单一碳化硼的提高了2.8％；其抗弯强度为347.94MPa，比单一碳化硼的提高了18.37％；断裂韧性为6.45MPa.m1/2，比单一碳化硼的提高了75.27％;硬度为20.38GPa，比单一碳化硼的降低了22.83％。B4C/Al复合材料的相组成为：Al、B4C、Al3BC、AlB2和Al4C3。B4C/Al复合材料断口有大量韧窝和金属撕裂棱，材料断口变的不规则，碳化硼颗粒较大的地方，断裂方式为沿陶瓷骨架的穿晶断裂。B4C/Al复合材料中，Al3BC相沿着碳化硼和铝的界面生长，增加了碳化硼和铝的界面结合强度；AlB2是类似棒状的长条晶体，其嵌于碳化硼和铝之间，当材料受到外力冲击时起到增韧作用。B4C/Al复合材料的增韧机理主要是金属铝的裂纹桥接机制。
对B4C-CeB6预制体性能测试表明：随着二氧化铈添加量的增加，B4C-CeB6预制体的密度和抗弯强度分别相应地随之增加；当二氧化铈添加量为4％时，B4C-CeB6预制体(空隙率为42％)的密度为1.537g/cm3，抗弯强度为104.36MPa。
B4C-CeB6/Al复合材料的密度、抗弯强度、断裂韧性和硬度比B4C/Al复合材料的都有所提高。当CeO2添加量为4％时，B4C-CeB6/Al复合材料的密度为2.65g/cm3，抗弯强度为434.14MPa，断裂韧性为7.72MPa.m1/2，硬度为22.58GPa。B4C-CeB6/Al复合材料的相组成为Al、B4C、AlB2、Al3BC和CeB6，将其和B4C/Al复合材料的相组成对比发现，CeO2的加入可以减少Al4C3的生成。对B4C-CeB6Al复合材料微观组织研究发现：B4C-CeB6/Al复合材料组织分布均匀致密，B4C-CeB6/Al复合材料中的碳化硼以连续的骨架结构存在，而渗入的铝相也以连续基体的形式存在。原位生成的CeB6颗粒存在于碳化硼基体的晶界上，其形状为多边形或长条状。细晶增韧补强、裂纹偏转、裂纹桥接和穿晶断裂是B4C-CeB6/Al复合材料的主要增韧补强机制。
经退火处理的B4C-CeB6/Al复合材料中各相含量变化的趋势是：随着退火温度的升高，CeB6相的含量几乎不变；B4C相和Al相的含量呈明显减少的趋势；而Al3BC相和AlB2相的含量呈增加的趋势。力学性能测试结果表明：退火处理后，B4C-CeB6/Al复合材料的硬度和断裂韧性略有升高；退火处理能显著提高B4C-CeB6/Al复合材料的抗弯强度，经退火该复合材料的抗弯强度最高能达到535.26MPa。当退火温度低于铝的熔点时，退火试样表面清洁，没有金属铝析出；而当退火温度超过铝的熔点时，试样表面有金属铝析出。退火后的B4C-CeB6/Al复合材料中出现了许多退火孪晶。