碳纳米管增强Nb/Nb 5 Si 3 基复合材料的制备与性能研究

发布时间：2022-01-06 12:05

　　航空、航天的某些结构部件中既要求材料在高温下安全稳定工作,又要具有较低的结构自重,如新型的高温结构材料要满足高的航空发动机的推力与重力比、使用寿命长、工作的可靠性和高的涡轮前进口温度等使用要求。在许多的金属硅化物中,Nb/Nb5Si3原位复合材料具有高熔点、高刚度、低密度及良好的高温强度,被认为具有很好应用前景的高温结构材料。但是,Nb5Si3具有较低的室温韧性和冷热加工性能差等本质缺陷,多壁碳纳米管是一种力学性能优异的增强相.因此,通过掺杂多壁碳纳米管,能够提高放电等离子体烧结制备不同含量多壁碳纳米管Nb-20Si复合材料的强度和韧性。本文以十六烷基三甲基溴化铵为分散剂,对多壁碳纳米管进行酸化处理,结合超声波处理法,无水乙醇为分散溶剂对多壁碳纳米管进行分散处理,能够改善多壁碳纳米管混合液的团聚现象;利用行星式球磨机将多壁碳纳米管、金属Nb粉和Si粉进行湿法球磨,然后真空干燥获得均匀混合的复合粉体;最后采用放电等离子体烧结法制备CNTs/Nb/Nb5Si3复合材料,将复合粉体按100℃/min的升温速率进行升温,烧结温度值（1500℃）、保温时间值（8 min）、施加的轴向压力值（40... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的研究目的与意义
    1.2 高温金属间化合物的性质及研究现状
        1.2.1 高温金属间化合物的基本特点及性质
        1.2.2 高温金属间化合物的研究现状
    1.3 高熔点金属硅化物的研究现状
    1.4 高温金属间化合物Nb_5Si_3的简介
        1.4.1 Nb_5Si_3的结构与性质
        1.4.2 Nb-Si系金属间化合物研究现状及应用领域
        1.4.3 硅系金属化合物基复合材料的制备工艺
    1.5 碳纳米管及其在复合材料的研究现状
        1.5.1 碳纳米管的基本性质及制备方法
        1.5.2 碳纳米管增强聚合物基复合材料的研究
        1.5.3 碳纳米管增强金属基复合材料的研究
        1.5.4 碳纳米管增强陶瓷基复合材料的研究
    1.6 本课题主要研究的内容
第2章 实验原料与方法
    2.1 引言
    2.2 实验材料、设备与设计方案
        2.2.1 实验原料的选择
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 实验方案设计
    2.3 复合材料表征方法与性能测试
        2.3.1 傅里叶红外光谱（FTIR）分析
        2.3.2 物相分析
        2.3.3 形貌分析
        2.3.4 物理性能测试
        2.3.5 力学性能测试
第3章 多壁碳纳米管的分散与复合粉体的制备
    3.1 引言
    3.2 多壁碳纳米管的酸化处理
        3.2.1 多壁碳纳米管的酸化处理工艺
        3.2.2 多壁碳纳米管的酸化处理结果分析
    3.3 多壁碳纳米管的非共价修饰处理
        3.3.1 溶剂的选择
        3.3.2 不同类型表面活性剂对碳纳米管的分散性的研究
        3.3.3 不同浓度的表面活性剂分散效果的研究
    3.4 CNTs/Nb-20Si复合粉体的制备
        3.4.1 球磨工艺参数对复合粉体的影响
        3.4.2 复合粉体的制备工艺
    3.5 复合粉体的表征
        3.5.1 复合粉体的XRD物相分析
        3.5.2 复合粉体的SEM形貌分析
    3.6 本章小结
第4章 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的SPS制备
    4.1 引言
    4.2 影响CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的SPS烧结工艺参数
    4.3 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料SPS制备
        4.3.1 SPS烧结模具
        4.3.2 SPS烧结压力的计算
        4.3.3 SPS烧结工艺参数
        4.3.4 SPS烧结工艺过程
    4.4 本章小结
第5章 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的组织与性能分析
    5.1 引言
    5.2 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的物相分析和显微组织
        5.2.1 复合材料的物相分析与分布
        5.2.2 复合材料的显微组织
    5.3 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的相对密度的研究
    5.4 CNTs增强Nb/Nb_5Si_3复合材料的力学性能的研究
        5.4.1 复合材料的维氏硬度
        5.4.2 复合材料的室温压缩强度
        5.4.3 复合材料的室温压缩断口形貌分析
        5.4.4 复合材料的断裂韧性
        5.4.5 复合材料的室温断裂断口形貌分析
    5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3572418