合金化鍍鎳碳納米管增強(qiáng)Nb-Nb5Si3基復(fù)合材料組織性能的研究.pdf

1、目前碳納米管增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料已經(jīng)成為了金屬基復(fù)合材料研究中的一個熱門方向，國外這個方向的研究已經(jīng)發(fā)展成熟，但是在國內(nèi)對它的研究才取得一些的成果，而且其制備的方法比較單一，存在許多問題需要進(jìn)一步地研究和探索。
　　本文以鍍鎳多壁碳納米管為增強(qiáng)相，通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）制備多種不同含量鍍鎳碳納米管增強(qiáng)的Nb/Nb5Si3基復(fù)合材料，研究了鍍鎳多壁碳納米管對復(fù)合材料組織性能的影響，以及鍍鎳與未鍍鎳碳納米管對復(fù)合材料性能之間的

2、區(qū)別，同時(shí)對復(fù)合材料球磨工藝、制備方案以及合金化方面進(jìn)行了研究與探索，研究結(jié)果表明：
　　1、對復(fù)合材料粉體球磨時(shí)間越長，復(fù)合材料組織晶粒越細(xì)，但同時(shí)碳納米管微觀結(jié)構(gòu)被破壞的越嚴(yán)重，球磨時(shí)間達(dá)到16h時(shí)碳納米管幾乎完全分解為碳單質(zhì)并存在于復(fù)合材料組織中，極大地影響了復(fù)合材料組織性能，球磨時(shí)間過短雖然能極大地保護(hù)碳納米管的微觀結(jié)構(gòu)，但復(fù)合材料組織晶粒變得粗大，影響復(fù)合材料組織性能，球磨時(shí)間10h則剛好能使碳納米管均勻分散且不會被破壞

3、其微觀結(jié)構(gòu)，能較好的提升復(fù)合材料綜合性能。
　　2、鍍鎳碳納米管在相同質(zhì)量下，與未鍍鎳多壁碳納米管相比，實(shí)際所含碳納米管質(zhì)量較少，當(dāng)碳納米管含量增加時(shí)，鍍鎳碳納米管的增強(qiáng)作用相比未鍍鎳碳納米管顯著增加，鍍鎳碳納米管中的Ni主要與Nb、Si反應(yīng)生成NiNb4Si，球磨時(shí)間過長時(shí)則會有Ni3Si2生成，添加過多的鍍鎳碳納米管會使得復(fù)合材料密度降低，孔隙率增加。
　　2、合金化對復(fù)合材料組織性能會造成顯著的影響，添加超過3wt％C

4、r會顯著提高復(fù)合材料抗氧化性，加入的Cr主要與Nb反應(yīng)生成Cr2Nb，Cr含量超過5wt%時(shí)會生成Nbss/Nb5Si3/Cr2Nb三相共存組織，該組織致密度較低，降低了復(fù)合材料綜合性能。
　　3、添加2wt%Al會使復(fù)合材料韌性顯著增加，達(dá)到最高值6.94Mpa·m1/2，Al的加入主要與Nb、Si反應(yīng)生成Al3Nb10Si3并集中在Nb/Nb5Si3相區(qū)中間，使得Nb5Si3相硬度上升，過多的Al則會和Nb反應(yīng)生成AlNb3并

5、分布在Nb相之中，使得Nb相硬度降低，加入Al元素會使復(fù)合材料密度下降，添加6wt%Al時(shí)復(fù)合材料密度降至6.75g/cm3。
　　4、Ti會替代Nb與Si反應(yīng)生成Ti5Si3和Ti5Si4，該化合物存在于Nb相之中，添加1wt%Ti復(fù)合材料斷裂韌性提高顯著，相比未添加Ti的復(fù)合材料，其韌性提高37.6%，但在添加2wt%Ti后復(fù)合材料韌性開始下降，Ti的加入使得復(fù)合材料硬度增加，致密度升高孔隙率下降，當(dāng)添加2wt%Ti時(shí)復(fù)合材料