碳纳米管增强MoSi-%2c2-基复合材料的制备及力学性能研究.pdf

哈尔滨T程大学硕十学佗论文 I! 摘要近年来,随着航空、航天等高技术产业的飞速发展,对新型结构材料提出了更高的使用温度要求,难熔金属硅化物和金属间化合物以其超高的熔点受到普遍关注。其中MoSi2因具有高熔点、优异的抗氧化和抗腐蚀性能等而被认为是一种最有前途的高温结构材料,但是,它存在室温韧性和高温蠕变能力不足的缺点,因此有必要通过适当的强韧化手段来改善其室温韧性和高温强度。碳纳米管(ctCI's)pA其独特的结构而成为一种优良的纳米增强相,其抗拉强度和轴向弹性模量分别高达800GPa和1TPa,且在真空条件下,碳纳米管可在2800℃下存在。因此,本文采用碳纳米管改善MoSi2的本质脆性。本文利用十二烷基磺酸钠作为分散剂,并对碳纳米管进行超声分散,然后将Mo、Ts湿法球磨混合后,采用热压烧结的方法制备了C№仆厦oSi2复合材料。利用万能电子力学试验机、X射线衍射分析(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等测试手段,深入地研究了复合材料的力学性能、相的组成、分布以及碳纳米管的强韧化机理。研究结果表明,、以乙醇作为分散溶剂,采用超声波震荡可以降低碳纳米管的团聚现象。XRD分析结果表明,复合粉体在球磨过程中没有发生物相的转变。将复合粉末从室温以15 ℃/min升温至1350℃,并开始缓慢加压,在1350℃保温脱氧1h,然后以较高升温速率20℃/min升温至1450℃,同时压力升至30MPa,保温30rain,随炉冷却至室温,制得了致密度达到90%rs/MoSi2陶瓷基复合材料。烧结产物的XRD测试结果表明,Ts材料的组成相为MoSi2;而 Ts后,-6、SiC相。并且随着CNTs含量的增加,、SiC相逐渐增多。 Mo、Ts/MoSi2复合材料强度和韧性较单一MoSi2材料均有提高,其中Mo、Si体系的增强效果哈尔滨T程大学硕十学佗论文更加明显。含3wt.%CNTs复合材料的维氏硬度、抗弯强度和压缩强度较单一 MoSi2材料分别提高了32%、82%和65%;而MoSi2体系的增韧效果更加明显,断裂韧性最好的3wt.%CNTs复合材料的断裂韧性比纯MoSi2材料提高 34%。 rs/MoSi2复合材料的试样断口和裂纹扩展的分析表明:复合材料的强化方式主要是细晶强化和第二相强化;而其韧化机制则主要是裂纹的偏转。关键词:二硅化钼;碳纳米管:热压烧结;力学性能;强韧化机制哈尔滨rr稗人学硕十学位论文 ABSTRACT Recently,with the rapid development of aerospace,higher service temperature are demanded by new structural metal silicide and pound have absorbed universal attention because oftheir high melting point,among which MoSi2 are considered as themost promising high temperature structural material due to itshigh melting point,excellent antioxidantcapacity and corrosionresistance. But MoSi2 have low fracture toughness atroom temperature and poor creep ability athigh some methods such as strengthening andtoughening were used toenhance its fractureandcreep abilities. Carbon Ts)probably offer akind ofnanosize reinforcement which islightweight,and hasexceptional strength and Young’S modulus Ts have been measured as800 GPa and 1 TPa, have been proven to be stable under temperatures as 2800"C under Ts isused to i