CNTs-MoSi2復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、MoSi2具有塑脆轉(zhuǎn)變特性、高熔點(diǎn)和優(yōu)異的高溫抗氧化特性等性能，有望成為汽車陶瓷發(fā)動機(jī)的備選材料，但其低溫脆性和低溫氧化“pesting”反應(yīng)限制了MoSi2的實(shí)際應(yīng)用。
　　本文采用碳納米管（CNTs）作為 MoSi2增強(qiáng)體，通過溶膠-凝膠和氫氣還原共同作用制備了碳納米管增強(qiáng)鉬（CNTs/Mo)復(fù)合納米粉末，然后添加硅與CNTs/Mo混合，利用高溫自蔓延合成CNTs/MoSi2復(fù)合粉體，采用真空燒結(jié)和放電等離子（SPS）燒結(jié)工藝

2、分別制備了CNTs/MoSi2復(fù)合塊體材料。測試了復(fù)合材料的相對密度、硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性；采用循環(huán)氧化法測試了復(fù)合材料的高低溫氧化性能，結(jié)合X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM），分析了CNTs/MoSi2復(fù)合材料的相組成和組織形貌，闡明了CNTs/MoSi2復(fù)合材料的強(qiáng)韌化機(jī)制和氧化機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明，以仲鉬酸銨為前驅(qū)體，通過溶膠-凝膠和氫還原技術(shù)可成功制備CNTs均勻分散的CNTs/Mo復(fù)合粉末，其合理工藝

3、為：H2氣氛下750oC還原3h，還原相變過程可表述為(NH4)2Mo2O7→MoO3→MoO2→Mo→(Mo，C)固溶體→Mo2C。采用真空燒結(jié)工藝制備CNTs/MoSi2復(fù)合材料的合理工藝為1500oC保溫1h；采用SPS工藝制備CNTs/MoSi2復(fù)合材料的合理工藝為：1500oC保溫10min，軸向壓力25MPa，2種工藝制備的復(fù)合材料致密度均達(dá)到95％以上。
　　燒結(jié)產(chǎn)物的XRD分析結(jié)果表明，添加 CNTs的復(fù)合材料新增

4、了少量的SiC和Mo4.8Si3C0.6相，其中SiC相隨著CNTs的增加而增加。真空燒結(jié)時，含6.0vol.%CNTs的復(fù)合材料的硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性比純MoSi2材料分別提高了16.75%、81.40%和23.89%；對于SPS燒結(jié)而言，含6.0vol.%CNTs的復(fù)合材料的硬度、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性比純MoSi2材料分別提高了22.14%、62.11%和13.02%。復(fù)合材料的主要強(qiáng)化機(jī)制為細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化；其增韌機(jī)制為裂紋偏

5、轉(zhuǎn)、裂紋橋接、裂紋彎曲、裂紋分支、細(xì)晶韌化和晶粒拔出。
　　CNTs/MoSi2復(fù)合材料進(jìn)行高低溫氧化行為研究，結(jié)果表明，該復(fù)合材料在400oC氧化發(fā)生“pesting”現(xiàn)象而在500oC和600oC氧化時并沒有發(fā)生，其原因是復(fù)合材料在400 oC時，其表面生成較多MoO3晶須和微裂紋。CNTs/MoSi2復(fù)合材料在1300oC具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，且隨著CNTs含量的增加，SiC相增多，產(chǎn)生大量的氣體通過SiO2保護(hù)膜逸出，