碳納米管增韌氮化硅陶瓷的研究.pdf

1、該文詳細(xì)介紹了氮化硅陶瓷的結(jié)構(gòu)、性能、制備方法及增韌機(jī)理,同時(shí)介紹了碳納米管的發(fā)現(xiàn)及其力學(xué)性能.目前研究陶瓷材料的核心課題是補(bǔ)強(qiáng)增韌,而纖維增韌是目前補(bǔ)強(qiáng)增韌方法中效果最為顯著的方法,它在提高材料韌性的同時(shí),在大多數(shù)情況下還能提高材料的強(qiáng)度.該文就是利用碳納米管優(yōu)良的力學(xué)性能,在對(duì)其預(yù)處理后,將其添加到氮化硅陶瓷粉末中,經(jīng)球磨、干燥、過(guò)篩后,采用熱壓燒結(jié)工藝,制備氮化硅陶瓷,以期改善氮化硅陶瓷的韌性.對(duì)所制備的試樣進(jìn)行了密度、硬度、斷裂

2、韌性、X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)的測(cè)試.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在未加碳納米管時(shí),燒結(jié)體的力學(xué)性能隨燒結(jié)溫度的升高而升高,在1700℃燒結(jié)溫度時(shí),相對(duì)密度達(dá)99.7％硬度達(dá)到15.49GPa,斷裂韌性達(dá)到7.16 Mpa.m<'1/2>.而當(dāng)添加碳納米管時(shí),在燒結(jié)溫度為1600℃、1650℃和1700℃時(shí),燒結(jié)體的力學(xué)性能均隨著碳納米管含量的增加而降低.當(dāng)燒結(jié)溫度為1750℃,碳納米管含量為0.99wt.%時(shí)

3、,試樣的硬度達(dá)到16GPa,斷裂韌性達(dá)到7.47Mpa.m<'1/2>,與同種條件下未加碳納米管的試樣相比,硬度提高很小,斷裂韌性提高了6%.通過(guò)XRD、SEM、TEM等測(cè)試結(jié)果表明,由于同時(shí)添加了MgO和CeO<,2>作為助燒劑,其致密化過(guò)程為液相燒結(jié),由燒結(jié)助劑和Si<,3>N<,4>表面的SiO<,2>反應(yīng)形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽相,促進(jìn)燒結(jié)致密化,冷卻后,在晶界形成玻璃體.燒結(jié)體中只有α-Si<,3>N<,4>和β-Si<,3>N<,