SiC增強(qiáng)鈮基復(fù)合材料制備及其塑性變形研究.pdf

1、航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展催生出了高溫結(jié)構(gòu)材料,要求材料不但能承受非常高的使用溫度,而且還要有較高的強(qiáng)度。難熔金屬鈮,因其具有高熔點(diǎn)和較低的密度近些年來(lái)越來(lái)越受到人們的關(guān)注,但室溫強(qiáng)度較低限制了其應(yīng)用范圍。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈮基增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行了深入的研究,但增強(qiáng)后的材料往往具有較高的密度。碳化硅陶瓷材料具有相對(duì)較低的密度,通過(guò)向金屬鈮中添加碳化硅陶瓷有望制備出新一代高溫結(jié)構(gòu)材料,同時(shí)研究其高溫變形規(guī)律是促進(jìn)該材料工程應(yīng)用的關(guān)鍵。
　

2、　本文選用超細(xì)碳化硅陶瓷粉末作為金屬鈮的增強(qiáng)相,加入的摩爾分?jǐn)?shù)分別為3％、5%、7%。對(duì)復(fù)合粉體進(jìn)行了機(jī)械球磨,分析了機(jī)械球磨過(guò)程復(fù)合粉體微觀形貌的變化規(guī)律;采用真空熱壓燒結(jié)工藝制得了鈮基塊體復(fù)合材料,研究了不同添加量所獲得塊體材料的微觀組織形貌、相的組成及其室溫力學(xué)性能;通過(guò)高溫壓縮試驗(yàn)探索了鈮基塊體復(fù)合材料高溫變形規(guī)律,對(duì)比分析了變形前后的顯微組織。
　　對(duì)Nb/SiC復(fù)合粉末體系的機(jī)械球磨過(guò)程的研究結(jié)果表明,球磨轉(zhuǎn)速與球磨時(shí)

3、間會(huì)影響粉末球磨過(guò)程中的形貌變化。轉(zhuǎn)速較小,粉末并未充分細(xì)化。球磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng),粉末達(dá)到其極限粒度后隨著時(shí)間的延長(zhǎng),粉末粒徑不再變化,并且球磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)還會(huì)引入雜質(zhì)。
　　對(duì)鈮基塊體復(fù)合材料的真空熱壓燒結(jié)工藝分析發(fā)現(xiàn),1550℃下保溫60min獲得的塊體材料致密度高達(dá)97.6%。XRD分析結(jié)果表明鈮基塊體復(fù)合材料由Nbss、Nb3Si和Nb2C三相組成,掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)塊體材料主要由等軸晶構(gòu)成,平均晶粒尺寸小于10μm。通過(guò)對(duì)由三種不同

4、碳化硅添加量的混合粉末燒結(jié)制備的鈮基塊體材料室溫力學(xué)性能測(cè)試表明,三種材料的室溫?cái)嗔褟?qiáng)度,硬度和壓縮強(qiáng)度隨碳化硅添加量的增多而升高,室溫?cái)嗔秧g性隨著鈮基體含量的減少而降低。對(duì)不同材料室溫?cái)嗫谖⒂^形貌分析發(fā)現(xiàn),材料室溫?cái)嗔殉尸F(xiàn)出穿晶解理的斷裂特點(diǎn)。在相同溫度(1050℃、1100℃、1150℃)下,鈮基復(fù)合材料高溫壓縮強(qiáng)度隨碳化硅添加量的增多而升高,并且高溫壓縮后的顯微組織表現(xiàn)出了沿晶斷裂的跡象,表明材料的斷裂機(jī)制已由室溫的穿晶解理斷裂轉(zhuǎn)