碳納米管增強(qiáng)MoSi-,2-基復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著航空、航天等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)新型結(jié)構(gòu)材料提出了更高的使用溫度要求，難熔金屬硅化物和金屬間化合物以其超高的熔點(diǎn)受到普遍關(guān)注。其中MoSi2因具有高熔點(diǎn)、優(yōu)異的抗氧化和抗腐蝕性能等而被認(rèn)為是一種最有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料，但是，它存在室溫韌性和高溫蠕變能力不足的缺點(diǎn)，因此有必要通過(guò)適當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌化手段來(lái)改善其室溫韌性和高溫強(qiáng)度。 碳納米管(CNTs)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而成為一種優(yōu)良的納米增強(qiáng)相，其抗拉強(qiáng)度和軸向彈性模量分別高

2、達(dá)800GPa和1TPa，且在真空條件下，碳納米管可在2800℃下存在。因此，本文采用碳納米管改善MoSi2的本質(zhì)脆性。 本文利用十二烷基磺酸鈉作為分散劑，并對(duì)碳納米管進(jìn)行超聲分散，然后將Mo、Si以及MoSi2粉分別和CNTs濕法球磨混合后，采用熱壓燒結(jié)的方法制備了CNTs/MoSi2復(fù)合材料。利用萬(wàn)能電子力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、X射線衍射分析(XRD)、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)等測(cè)試手段，深入地研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能、相

3、的組成、分布以及碳納米管的強(qiáng)韌化機(jī)理。 研究結(jié)果表明，采用0.25g/L的十二烷基磺酸鈉作為分散劑、以乙醇作為分散溶劑，采用超聲波震蕩可以降低碳納米管的團(tuán)聚現(xiàn)象。XRD分析結(jié)果表明，復(fù)合粉體在球磨過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生物相的轉(zhuǎn)變。將復(fù)合粉末從室溫以15℃/min升溫至1350℃，并開(kāi)始緩慢加壓，在1350℃保溫脫氧1h，然后以較高升溫速率20℃/min升溫至1450℃，同時(shí)壓力升至30MPa，保溫30min，隨爐冷卻至室溫，制得了致密度

4、達(dá)到90％以上的CNTs/MoSi2陶瓷基復(fù)合材料。 燒結(jié)產(chǎn)物的XRD測(cè)試結(jié)果表明，不含CNTs材料的組成相為MoSi2；而添加CNTs后，復(fù)合材料組織中新增了少量的Mo4.8Si3C0.6、SiC相。并且隨著CNTs含量的增加，Mo4.8Si3C0.6、SiC相逐漸增多。 Mo、Si和MoSi2兩個(gè)體系的粉末經(jīng)過(guò)熱壓燒結(jié)制備的CNTs/MoSi2復(fù)合材料強(qiáng)度和韌性較單一MoSi2材料均有提高，其中Mo、Si體系的增強(qiáng)