碳纤维增强Al_2O_3-Ni(Ni_3Si)陶瓷基复合材料的制备及组织性能

题名	碳纤维增强Al_2O_3-Ni(Ni_3Si)陶瓷基复合材料的制备及组织性能
作者	王敏
导师	郭铁明 ; 贾建刚
答辩日期	2017
学位名称	硕士
关键词	Al₂O₃ 碳纤维陶瓷强韧化
摘要	陶瓷具有较高的熔点、弹性模量和硬度以及优良的化学稳定性。可是,因为其自身的脆性,严重地阻碍了它在实际中的使用。因此,改良陶瓷材料的脆性、提高其韧性就成为了陶瓷材料发展到更广泛适用的范围所必需得到克服的问题。金属颗粒以及金属间化合物都对氧化铝陶瓷有着良好的增韧效果。目前,氧化铝基陶瓷复合材料最常用的制备方法是粉末冶金法,由于粉末冶金法自身的限制性,决定了样品使用寿命达不到理想水准。引入纤维后可利用纤维本身优异的性能,使陶瓷复合材料克服由烧结方法带来的缺陷,提高强度,特别是改善抗崩裂的性能,从而改善其使用寿命。本文利用溶胶-凝胶法+热压烧结的方法制备了碳纤维（Cf）增强的Cf/Al2O3-Ni（Ni3Si）复合材料,研究了复合材料的组织结构特点及Cf的含量对复合材料力学性能的影响,并探讨了复合材料的增韧机理。得到以下结论:1.在Cf/Al2O3-Ni复合材料的制备中,采用溶胶凝胶法引入氧化铝和分散碳纤维不仅可以使纤维均匀分散至基体中,而且可以改善碳纤维与基体界面的润湿性,并在烧结过程中可以有效地保护纤维。2.Cf/Al2O3-Ni复合材料中随着碳纤维体积分数的增加,Cf/Al2O3-Ni复合材料的硬度降低,抗弯强度与断裂韧性都呈先升高后下降的趋势,当碳纤维体积分数为10%时,抗弯强度和断裂韧性均达到峰值,适当含量碳纤维的加入使复合材料的强度和韧性得以改善。且Cf/Al2O3-Ni陶瓷基复合材料的主要增韧机理为碳纤维的拔出、桥接及脱粘机制。3.在Cf/Al2O3-Ni3Si复合材料的制备中,随着碳纤维体积分数的增加,Cf/Al2O3-Ni3Si复合材料的致密度随着纤维含量的增加一路下降;硬度、抗弯强度与断裂韧性都呈先升高后下降的趋势,当碳纤维质量分数为3%时,抗弯强度和断裂韧性均达到峰值,适当含量碳纤维的加入使复合材料的强度和韧性得以改善,碳纤维含量过高,强度和韧性反而下降。4.碳纤维增强的Cf/Al2O3-Ni3Si陶瓷基复合材料中碳纤维受损的主要原因是Ni3Si在高温下存在不稳定,会与碳纤维发生反应,导致纤维的损伤。5.由于在Cf/Al2O3-Ni3Si复合材料的制备中,试样中的碳纤维被损伤严重,得到的有关碳纤维增韧Cf/Al2O3-Ni3Si复合材料的数据不能完全反应其效果。因此,有关碳纤维对氧化铝-金属和氧化铝-金属间化合物复合材料的增韧效果的优劣不能完全体现出来。故,今后还要进一步改进碳纤维的保护方法来完善其结果。
页数	57
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TB332
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92530
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	王敏. 碳纤维增强Al_2O_3-Ni(Ni_3Si)陶瓷基复合材料的制备及组织性能[D],2017.