碳纖維增強(qiáng)Al2O3-Ni(Ni3Si)陶瓷基復(fù)合材料的制備及組織性能.pdf

1、陶瓷具有較高的熔點、彈性模量和硬度以及優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性?？墒牵驗槠渥陨淼拇嘈?，嚴(yán)重地阻礙了它在實際中的使用。因此，改良陶瓷材料的脆性、提高其韌性就成為了陶瓷材料發(fā)展到更廣泛適用的范圍所必需得到克服的問題。金屬顆粒以及金屬間化合物都對氧化鋁陶瓷有著良好的增韌效果。目前，氧化鋁基陶瓷復(fù)合材料最常用的制備方法是粉末冶金法,由于粉末冶金法自身的限制性，決定了樣品使用壽命達(dá)不到理想水準(zhǔn)。引入纖維后可利用纖維本身優(yōu)異的性能，使陶瓷復(fù)合材料克服由燒

2、結(jié)方法帶來的缺陷，提高強(qiáng)度，特別是改善抗崩裂的性能，從而改善其使用壽命。本文利用溶膠-凝膠法+熱壓燒結(jié)的方法制備了碳纖維（Cf）增強(qiáng)的 Cf/Al2O3-Ni（Ni3Si）復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)特點及 Cf的含量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并探討了復(fù)合材料的增韌機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在Cf/Al2O3-Ni復(fù)合材料的制備中，采用溶膠凝膠法引入氧化鋁和分散碳纖維不僅可以使纖維均勻分散至基體中，而且可以改善碳纖維

3、與基體界面的潤濕性，并在燒結(jié)過程中可以有效地保護(hù)纖維。⑵Cf/Al2O3-Ni復(fù)合材料中隨著碳纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，Cf/Al2O3-Ni復(fù)合材料的硬度降低，抗彎強(qiáng)度與斷裂韌性都呈先升高后下降的趨勢，當(dāng)碳纖維體積分?jǐn)?shù)為10%時，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均達(dá)到峰值，適當(dāng)含量碳纖維的加入使復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性得以改善。且Cf/Al2O3-Ni陶瓷基復(fù)合材料的主要增韌機(jī)理為碳纖維的拔出、橋接及脫粘機(jī)制。⑶在Cf/Al2O3-Ni3Si復(fù)合材料的制備中

4、，隨著碳纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，Cf/Al2O3-Ni3Si復(fù)合材料的致密度隨著纖維含量的增加一路下降;硬度、抗彎強(qiáng)度與斷裂韌性都呈先升高后下降的趨勢，當(dāng)碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性均達(dá)到峰值，適當(dāng)含量碳纖維的加入使復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性得以改善，碳纖維含量過高，強(qiáng)度和韌性反而下降。⑷碳纖維增強(qiáng)的Cf/Al2O3-Ni3Si陶瓷基復(fù)合材料中碳纖維受損的主要原因是Ni3Si在高溫下存在不穩(wěn)定，會與碳纖維發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致纖維的損傷。⑸