C f /Ni 3 Si和C f /Al 2 O 3 -Ni 3 Si复合材料的高温抗氧化性能研究

发布时间：2024-03-12 05:32

　　Ni₃Si金属间化合物具有优异的高温力学性能,良好的抗氧化和抗腐蚀性能以及反常的温度/强度效应(R特性),是一类极具发展潜力的新型高温结构材料。但由于Ni₃Si严重的室温脆性从而在很大程度上制约其实用性。因此,本文通过引入不同表面修饰的短碳纤维来改善其室温脆性。针对短碳纤维增韧的C_f/Ni₃Si和C_f/Al₂O₃-Ni₃Si基复合材料,研究其在空气介质中的高温氧化行为,分析其氧化机理,这对于碳纤维增韧的Ni₃Si基复合材料在高温结构方面的实际应用具有重要的指导意义。采用热压烧结法制备了不同方法修饰的短碳纤维增韧的C_f/Ni₃Si复合材料;采用溶胶凝胶法+SPS烧结法制备了C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料,研究这两类材料在空气介质中的高温氧化行为,借助SEM、...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 Ni₃Si金属间化合物的研究现状
        1.2.1 Ni₃Si的基本性质
        1.2.2 Ni₃Si金属间化合物的脆性分析
            1.2.2.1 本征脆性
            1.2.2.2 环境脆性
        1.2.3 Ni₃Si金属间化合物的制备方法
            1.2.3.1 燃烧合成法
            1.2.3.2 机械合金化法
            1.2.3.3 熔炼法
            1.2.3.4 热压烧结和热等静压法
        1.2.4 Ni₃Si金属间化合物的强韧化方法
            1.2.4.1 合金化
            1.2.4.2 细晶强化
            1.2.4.3 复合化
    1.3 本课题的研究内容
第二章 实验材料及方法
    2.1 实验技术路线
    2.2 实验材料及仪器
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验仪器
    2.3 C_f/Ni₃Si、C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的制备与表征
        2.3.1 AlOOH溶胶的制备
        2.3.2 碳纤维的表面修饰
        2.3.3 Ni₃Si粉体材料的制备
        2.3.4 C_f/Ni₃Si、C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的制备
            2.3.4.1 热压烧结法制备C_f/Ni₃Si复合材料
            2.3.4.2 SPS烧结法制备C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料
        2.3.5 C_f/Ni₃Si、C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的表征
            2.3.5.1 物相分析
            2.3.5.2 SEM观察和EDS分析
            2.3.5.3 相对密度测试
            2.3.5.4 显微硬度测试
    2.4 高温氧化实验及抗氧化性能的表征
        2.4.1 高温氧化实验的方法
        2.4.2 高温氧化实验的内容
        2.4.3 高温氧化实验的表征
    2.5 本章小结
第三章 碳纤维表面修饰方式对C_f/Ni₃Si复合材料高温氧化行为的影响
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验材料及设备
        3.2.2 实验方案
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 C_f/Ni₃Si复合材料的氧化动力学曲线
        3.3.2 三种C_f/Ni₃Si复合材料的氧化速率特征
        3.3.3 表面修饰方法对C_f/Ni₃Si复合材料高温氧化产物的影响
        3.3.4 表面修饰方法对C_f/Ni₃Si复合材料高温氧化产物形貌的影响
            3.3.4.1 三种C_f/Ni₃Si试样在 800 ℃下氧化产物的SEM形貌及EDS能谱
            3.3.4.2 C_f/Ni₃Si在 1000 ℃下氧化产物的SEM形貌及EDS能谱
        3.3.5 C_f/Ni₃Si基复合材料氧化层截面的微观形貌及结构分析
            3.3.5.1 三种C_f/Ni₃Si材料在 800 ℃下氧化层截面的微观形貌及结构
            3.3.5.2 三种C_f/Ni₃Si材料在 1000 ℃下氧化层截面的微观形貌及结构
        3.3.6 碳纤维表面镀铜的C_f/Ni₃Si氧化层截面的元素面分布图
            3.3.6.1 C_f镀铜的C_f/Ni₃Si在 800 ℃下氧化层截面的面分析谱图
            3.3.6.2 C_f镀铜的C_f/Ni₃Si在 1000 ℃下氧化层截面的面分析谱图
        3.3.7 碳纤维表面不同修饰的C_f/Ni₃Si基复合材料高温氧化机理分析
    3.4 本章小结
第四章 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的制备及高温抗氧化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法及过程
        4.2.1 氧化铝胶体的制备
        4.2.2 Ni₃Si复合粉体的制备
        4.2.3 Ni-Si复合粉体及Ni₃Si复合粉体的形貌
    4.3 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的制备及表征
        4.3.1 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的物相
        4.3.2 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料的微观组织形貌
        4.3.3 碳纤维含量对C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料致密度的影响
        4.3.4 碳纤维含量对C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料显微硬度的影响
    4.4 碳纤维含量对C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料高温抗氧化性能的影响
        4.4.1 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料在不同温度下的氧化动力学曲线
        4.4.2 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料在不同温度下的氧化产物
        4.4.3 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料高温氧化产物的形貌
            4.4.3.1 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si在 800 ℃下氧化产物的SEM形貌及EDS能谱
            4.4.3.2 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si在 1000 ℃下氧化产物的SEM形貌及EDS能谱
        4.4.4 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料氧化层截面的微观形貌及结构分析
        4.4.5 C_f/Al₂O₃-Ni₃Si复合材料高温氧化机理分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3926616