合金化鍍鎳碳納米管增強Nb-Nb5Si3基復合材料組織性能的研究.pdf

1、目前碳納米管增強金屬基復合材料已經成為了金屬基復合材料研究中的一個熱門方向，國外這個方向的研究已經發(fā)展成熟，但是在國內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一步地研究和探索。
　　本文以鍍鎳多壁碳納米管為增強相，通過放電等離子燒結技術（SPS）制備多種不同含量鍍鎳碳納米管增強的Nb/Nb5Si3基復合材料，研究了鍍鎳多壁碳納米管對復合材料組織性能的影響，以及鍍鎳與未鍍鎳碳納米管對復合材料性能之間的

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

3、其微觀結構，能較好的提升復合材料綜合性能。
　　2、鍍鎳碳納米管在相同質量下，與未鍍鎳多壁碳納米管相比，實際所含碳納米管質量較少，當碳納米管含量增加時，鍍鎳碳納米管的增強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反應生成NiNb4Si，球磨時間過長時則會有Ni3Si2生成，添加過多的鍍鎳碳納米管會使得復合材料密度降低，孔隙率增加。
　　2、合金化對復合材料組織性能會造成顯著的影響，添加超過3wt％C

4、r會顯著提高復合材料抗氧化性，加入的Cr主要與Nb反應生成Cr2Nb，Cr含量超過5wt%時會生成Nbss/Nb5Si3/Cr2Nb三相共存組織，該組織致密度較低，降低了復合材料綜合性能。
　　3、添加2wt%Al會使復合材料韌性顯著增加，達到最高值6.94Mpa·m1/2，Al的加入主要與Nb、Si反應生成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元素會使復合材料密度下降，添加6wt%Al時復合材料密度降至6.75g/cm3。
　　4、Ti會替代Nb與Si反應生成Ti5Si3和Ti5Si4，該化合物存在于Nb相之中，添加1wt%Ti復合材料斷裂韌性提高顯著，相比未添加Ti的復合材料，其韌性提高37.6%，但在添加2wt%Ti后復合材料韌性開始下降，Ti的加入使得復合材料硬度增加，致密度升高孔隙率下降，當添加2wt%Ti時復合材料