碳納米管對Ti（C，N）基金屬陶瓷組織性能的影響.pdf

1、本文綜述了Ti(C,N)基金屬陶瓷及納米陶瓷的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢，概述了碳納米管對金屬及陶瓷性能的影響。在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究目的：即通過在Ti(C,N)基金屬陶瓷中添加碳納米管，提高材料的硬度、抗彎強(qiáng)度，開發(fā)強(qiáng)度、韌性均較高的Ti(C,N)基金屬陶瓷，并就碳納米管對材料組織、性能的影響進(jìn)行研究。 本文采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡觀察燒結(jié)后試樣的斷口及顯微組織結(jié)構(gòu)，采用能譜儀分析材料的成分分布狀況，測試了試樣的抗

2、彎強(qiáng)度與硬度，系統(tǒng)分析了材料成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。 探討了碳納米管的表面改性及利用化學(xué)沉積方法進(jìn)行鎳包覆，得到了比較連續(xù)和均勻的鍍層。在本試驗中，當(dāng)PH值為4.5時得到的鍍層比PH值為9時得到的鍍層連續(xù)光滑。經(jīng)分析鍍層的主要成分為Ni。 系統(tǒng)研究了不同Mo含量、不同燒結(jié)溫度對低Ni金屬陶瓷組織、性能的影響。材料燒結(jié)后，經(jīng)顯微組織觀察，其組織為典型的芯－殼結(jié)構(gòu)。隨著Mo含量增加，晶粒尺寸減小，環(huán)形相增多。在相同M

3、o含量條件下，分別在1430℃、1440℃、1450℃、1460℃燒結(jié)時，以1450℃燒結(jié)的試樣性能最好。在相同燒結(jié)溫度下，當(dāng)Mo含量為8％時，環(huán)形相的厚度比較適中，晶粒大小均勻，抗彎強(qiáng)度最高。Mo含量從4-12wt％時，整體上看硬度變化不大。綜合考慮抗彎強(qiáng)度與硬度，當(dāng)Mo含量為8wt％、燒結(jié)溫度為1450℃時，性能最好。 觀察與分析了不同Mo含量的金屬陶瓷在不同燒結(jié)溫度下的斷口形貌，發(fā)現(xiàn)其斷裂方式為混合型的，即穿晶斷裂與晶界斷

4、裂同時存在，以晶界斷裂為主，有明顯的解理斷裂。 研究了添加碳納米管后低Ni的及高Ni的金屬陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)，組織均為典型的芯－殼結(jié)構(gòu)，由黑色芯部、具有明顯包覆層的組織＋白色芯部、包覆層不明顯的組織＋粘結(jié)相組成。 研究了碳納米管對低Ni的金屬陶瓷性能的影響。成分相同的每一組材料，分別在1440℃、1450℃、1460℃燒結(jié)時，以1450℃燒結(jié)時的抗彎強(qiáng)度最好。同種燒結(jié)溫度下、添加0-1wt. ％不同含量CNTs時，隨碳納

5、米管含量增多，材料抗彎強(qiáng)度下降。 探討了碳納米管經(jīng)表面改性及Ni包覆與未經(jīng)表面改性的碳納米管對低Ni的Ti(C,N)基金屬陶瓷性能的影響。添加Ni包覆過的碳納米管的金屬陶瓷材料的性能比添加未做過表面處理的碳納米管的材料性能好。 研究了在高Ni 的金屬陶瓷材料中添加Ni包覆過的碳納米管的作用。添加0-0.5wt.％ 的碳納米管，分別于1400℃、1410℃、1420℃、1430℃燒結(jié)時，1420℃燒結(jié)時性能較好。當(dāng)碳納米管

6、含量由0增加到0.5wt.％時，其抗彎強(qiáng)度隨碳納米管含量增加而升高。 觀察并分析了添加碳納米管的高Ni金屬陶瓷材料組織結(jié)構(gòu)。經(jīng)TEM觀察，在晶粒內(nèi)有納米小顆粒析出，這些納米顆粒鑲嵌于大顆粒的rim相中，能提高材料的強(qiáng)韌性。同時在Ti(C,N)基金屬陶瓷材料形成了共格孿晶，經(jīng)標(biāo)定為Ti(C,N)的衍射花樣，基體晶帶軸為[011]M，孿晶晶帶軸為 T。這有利于材料性能提高。 探討了在高Ni金屬陶瓷中，添加0.8wt.％的Y并