短纤维/Ti（C,N）基金属陶瓷复合材料工艺及性能研究

发布时间：2022-01-07 11:04

　　Ti（C,N）基金属陶瓷是一种具有优异高温力学性能的功能结构材料,是传统硬质合金的首选替代产品,目前,其在机械切削加工、航空航天、地质勘探、石油化工、汽车零部件等领域均有应用。但是,Ti（C,N）基金属陶瓷强度和韧性不足的缺点,严重制约了其在更大范围内的进一步应用推广。因此,Ti（C,N）基金属陶瓷的强韧化性能研究成为国内外科研工作者们研究的重点。目前,研究者们主要通过优化原料配方、细化原料颗粒、改进生产工艺等方法对Ti（C,N）基金属陶瓷的强度和韧性进行改善。但是,对于纤维增韧Ti（C,N）基金属陶瓷的研究,至今未见任何相关报道。鉴于此,本文对短纤维/Ti（C,N）基金属陶瓷显微组织和力学性能进行研究。首先,研究了碳纤维添加量对Ti（C,N）基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着碳纤维添加量的增加,Ti（C,N）基金属陶瓷材料的断面层次感增强,断口处露出纤维数量逐渐增多,材料断裂机制主要表现为微裂纹偏转、纤维脱粘、纤维拔出、纤维断裂和纤维桥联,材料密度逐渐降低,孔隙率变大,材料抗弯强度呈现先升高后降低的趋势,当碳纤维添加量为4wt%时,材料整体力学性能达到最佳,材料硬度为... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 Ti(C,N)基金属陶瓷材料的发展概况
        1.2.1 Ti(C,N)基金属陶瓷的定义
        1.2.2 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展历程
        1.2.3 Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构及性能特点
        1.2.4 Ti(C,N)基金属陶瓷的发展展望
    1.3 组分元素对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响
        1.3.1 C、N元素及C/N的作用
        1.3.2 Ni、Co元素的作用
        1.3.3 Mo元素的作用
        1.3.4 WC添加剂的作用
        1.3.5 NbC、TaC、Cr3C2、VC等碳化物添加剂的作用
        1.3.6 稀土元素的作用
    1.4 碳纤维及其复合材料的研究进展
        1.4.1 碳纤维的分类、性能及其制备方法
        1.4.2 碳纤维的表面化学镀镍
        1.4.3 碳纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展
        1.4.4 碳纤维增强复合材料的增韧机理
    1.5 氧化铝纤维的研究进展
        1.5.1 氧化铝纤维的分类、性能和制备方法
        1.5.2 氧化铝纤维增强复合材料的研究进展
    1.6 课题的研究意义、内容和技术路线
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 研究方法与技术路线
2 短纤维/Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备及研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验方案与成分设计
        2.2.1 实验方案
        2.2.2 成分设计
    2.3 Ti(C,N)基金属陶瓷的制备工艺
        2.3.1 成分设计和配粉
        2.3.2 球磨混料
        2.3.3 模压成型
        2.3.4 脱胶及烧结工艺
    2.4 Ti(C,N)基金属陶瓷的研究方法
        2.4.1 Ti(C,N)基金属陶瓷物理性能测试
        2.4.2 Ti(C,N)基金属陶瓷组织成分分析
    2.5 本章小结
3 碳纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 碳纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷相组成的影响
        3.2.2 碳纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及断口形貌的影响
        3.2.3 碳纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响
        3.2.4 碳纤维增强Ti(C,N)基金属陶瓷材料的增韧机制
    3.3 本章小结
4 碳纤维改性对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响
    4.1 引言
    4.2 碳纤维表面改性前后表面形貌研究
    4.3 碳纤维改性对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响
        4.3.1 碳纤维改性对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷相组成的影响
        4.3.2 碳纤维改性对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及断口形貌的影响
        4.3.3 碳纤维改性对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响
    4.4 镀层厚度对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响
        4.4.1 镀层厚度对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及断口形貌的影响
        4.4.2 镀层厚度对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响
    4.5 球磨时间对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响
        4.5.1 球磨时间对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷组织及断口形貌的影响
        4.5.2 球磨时间对C_f/Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响
    4.6 本章小结
5 Al_2O_3纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响
    5.1 引言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 Al_2O_3纤维对Ti(C,N)基金属陶瓷相组成的影响
        5.2.2 Al_2O_3纤维含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及断口形貌的影响
        5.2.3 Al_2O_3纤维添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响
    5.3 本章小结
6 全文总结、本文创新之处
    6.1 全文总结
    6.2 本文创新之处
致谢
参考文献
附录
    攻读硕士期间的科研成果
    攻读硕士期间的获奖情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳含量对超细Ti（C,N）基金属陶瓷的结构及性能的影响[J]. 高凌燕,周书助,伍小波,鄢玲利.  包装学报. 2013(03)
[2]烧结工艺和粘结相对Ti（C,N）基金属陶瓷微观组织的影响[J]. 孙万昌,佘晓林,张磊,李攀.  热加工工艺. 2013(08)
[3]氧化铝纤维制备研究进展[J]. 牛双蛟,曾显华,胡林顺,蒋龙川,尹荔松.  材料导报. 2012(S2)
[4]我国碳纤维行业发展综述[J]. 王学彩,李峰,唐有守.  山东纺织科技. 2011(04)
[5]国外PAN基碳纤维的研究现状及发展趋势[J]. 钱鑫,皇静,张永刚,严庆.  高科技纤维与应用. 2011(03)
[6]高性能连续碳纤维增强碳化硅复合材料的制备及其高温力学性能的研究[J]. 焦健,史一宁,邱海鹏,孙明,李秀倩,罗京华.  功能材料. 2011(S3)
[7]高性能碳纤维的性能及其应用[J]. 张新元,何碧霞,李建利,张元.  棉纺织技术. 2011(04)
[8]碳/碳化硅陶瓷基复合材料的研究及应用进展[J]. 陆有军,王燕民,吴澜尔.  材料导报. 2010(21)
[9]氧化铝纤维发展现状及应用前景[J]. 汪家铭,孔亚琴.  高科技纤维与应用. 2010(04)
[10]溶胶-凝胶法制备氧化铝纤维的研究[J]. 任素娥,梁小平,赵素珍,王荣涛.  硅酸盐通报. 2010(04)

博士论文
[1]原位增韧Al2O3陶瓷基复合材料的制备与性能研究[D]. 曹晶晶.中国矿业大学（北京） 2013
[2]碳纳米管对Ti（C，N）基金属陶瓷组织性能的影响[D]. 王赛玉.华中科技大学 2006

硕士论文
[1]Ti（C,N）基金属陶瓷的强韧化工艺及性能研究[D]. 佘晓林.西安科技大学 2014
[2]氧化铝基陶瓷纤维的制备及其性质研究[D]. 杨苗苗.山东大学 2013
[3]短碳纤维表面化学镀镍及其复合材料屏蔽性能研究[D]. 孔祥依.太原科技大学 2011



本文编号：3574423