MoSi2陶瓷基復(fù)合材料的強韌化及高溫性能研究.pdf

1、本文首先用機械合金化(MA)方法合成MoSi2納米先驅(qū)粉體，并對碳納米管進行超聲分散，將MoSi2和CNT濕法球磨混合后，采用熱壓燒結(jié)方法制備了CNT/MoSi2復(fù)合材料。利用X射線衍射分析(XRD)、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)等實驗手段和力學(xué)分析方法，深入研究了Mo-Si粉體機械合金化機理、碳納米管分散機理、熱壓燒結(jié)優(yōu)化工藝、復(fù)合材料力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)。
　　研究表明，Mo-Si粉末按原子比1：2混合

2、，加酒精做過程控制劑裝入球磨罐中，罐內(nèi)抽真空后充氬氣，轉(zhuǎn)速510r/min，球磨24小時得到雜質(zhì)含量較低的MoSi2納米粉體，為降低燒結(jié)溫度，優(yōu)化制備工藝奠定了基礎(chǔ)。
　　將碳納米管加入配好的十二烷磺酸基鈉乙醇溶液中，用超聲振蕩的方法降低了碳納米管的團聚現(xiàn)象。
　　熱壓燒結(jié)制備CNT/MoSi2復(fù)合材料的優(yōu)化工藝為：將CNT和MoSi2混合粉末從室溫以15℃/min升溫至800℃，從700℃開始緩慢加壓，在800℃保溫1小時

3、，再以較高升溫速率20℃/min升溫至1400℃，同時壓力升至30MPa，保溫保壓45分鐘，隨爐冷卻至室溫，制得了致密度達到90％以上的CNT/MoSi2陶瓷基復(fù)合材料。
　　未添加CNT的MoSi2材料由MoSi2和少量Mo5Si3組成；添加CNT的復(fù)合材料中新增了少量的SiC，Mo5Si3的含量也比非增強MoSi2中高，Mo5Si3顆粒細(xì)小，且分布均勻，有利于復(fù)合材料高溫性能。
　　CNT提高了復(fù)合材料強度和韌性，含2.

4、5wt%CNT復(fù)合材料的室溫抗彎強度較純MoSi2提高72%，添加1wt%CNT復(fù)合材料的斷裂韌性提高到純MoSi2的1.43倍。
　　CNT/MoSi2復(fù)合材料在1000℃以下強度未降低，但由于MoSi2在1000℃附近脆韌化轉(zhuǎn)變和CNT在高溫下氧化，在接近1000℃時強度下降顯著。
　　分析CNT/MoSi2復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)表明，CNT/MoSi2復(fù)合材料的韌化效應(yīng)主要是裂紋在CNT與基體之間偏轉(zhuǎn)、CNT使裂紋橋聯(lián)和CN