短切Cf-MoSi2–SiC復合材料的制備與力學性能研究.pdf

1、本文以MoSi2基復合材料在航空航天高溫結構材料中的應用為研究背景，首先采用原位反應法在短切Cf表面制備了SiC涂層來對Cf進行表面改性，機械合金化法制備MoSi2-15％SiC基體先驅粉體；進而采用熱壓燒結法制備短切Cf/MoSi2-SiC復合材料。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜儀(EDS)等分析測試手段對涂層Cf、基體先驅粉體及復合材料進行物相分析和微觀形貌觀察；同時利用三點彎曲法測定了復合材料的室溫及高

2、溫力學性能。
　　XRD、SEM、EDS分析表明：涂層主要成分是β-SiC，且隨著SiC涂層漿料濃度的升高，制備的SiC涂層增厚，β-SiC峰值升高；基體先驅粉體主要有大量的α-MoSi2、β-MoSi2和少量的Mo，球料比增大可以提高機械合金化程度；短切Cf/MoSi2-SiC復合材料組織致密，其成分為大量的α-MoSi2、β-SiC和少量的C、Mo4.8Si3C0.6。
　　研究了熱壓燒結工藝、Cf體積分數(shù)及SiC涂層厚

3、度對復合材料的物相組成和微觀形貌的影響。結果表明：隨著燒結溫度的升高，Cf表面損傷逐漸加劇，脆性相Mo4.8Si3C0.6含量增多；隨著Cf體積分數(shù)增加，Cf與基體混合均勻程度降低；無SiC涂層的Cf增強復合材料的界面處生成大量的白色脆性相Mo4.8Si3C0.6，Cf表面損傷嚴重；而SiC涂層能有效的減少界面反應，且隨著SiC涂層厚度的增加，Cf損傷降低，相應的脆性相Mo4.8Si3C0.6含量減少。
　　當燒結工藝為1450℃

4、保溫1h、SiC涂層漿料濃度為50g/l、Cf體積分數(shù)為5%時，短切Cf/MoSi2-SiC復合材料中Cf分布均勻、界面狀況良好，其室溫斷裂韌性、硬度、彎曲強度分別達到5.566MPa·m1/2、13.74GPa、383.4MPa，比純MoSi2分別提高了122.6%、55.4%和219.5%；當燒結工藝為先1350℃保溫1h后1550℃保溫1h時，其室溫斷裂韌性、硬度、彎曲強度分別達到5.44MPa·m1/2、12.01GPa、376

5、.7MPa，比純MoSi2分別提高了117.6%、35.6%和213.9%。復合材料的強化機制依次為細晶強化、彌散強化和第二相強化；韌化機制依次為細晶韌化、裂紋偏轉和碳纖維的脫粘拔出。
　　兩種燒結工藝制備的短切Cf/MoSi2-SiC復合材料在800℃時的彎曲強度分別可達544.9MPa和521.4MPa，比純MoSi2分別提高了36.2%和30.35%；隨著溫度升高至1000℃，復合材料的彎曲強度有所下降，但仍高于純MoSi2