SiC增強鈮基復合材料制備及其塑性變形研究.pdf

1、航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展催生出了高溫結構材料,要求材料不但能承受非常高的使用溫度,而且還要有較高的強度。難熔金屬鈮,因其具有高熔點和較低的密度近些年來越來越受到人們的關注,但室溫強度較低限制了其應用范圍。目前,國內外學者對鈮基增強復合材料進行了深入的研究,但增強后的材料往往具有較高的密度。碳化硅陶瓷材料具有相對較低的密度,通過向金屬鈮中添加碳化硅陶瓷有望制備出新一代高溫結構材料,同時研究其高溫變形規(guī)律是促進該材料工程應用的關鍵。
　

2、　本文選用超細碳化硅陶瓷粉末作為金屬鈮的增強相,加入的摩爾分數(shù)分別為3％、5%、7%。對復合粉體進行了機械球磨,分析了機械球磨過程復合粉體微觀形貌的變化規(guī)律;采用真空熱壓燒結工藝制得了鈮基塊體復合材料,研究了不同添加量所獲得塊體材料的微觀組織形貌、相的組成及其室溫力學性能;通過高溫壓縮試驗探索了鈮基塊體復合材料高溫變形規(guī)律,對比分析了變形前后的顯微組織。
　　對Nb/SiC復合粉末體系的機械球磨過程的研究結果表明,球磨轉速與球磨時

3、間會影響粉末球磨過程中的形貌變化。轉速較小,粉末并未充分細化。球磨時間過長,粉末達到其極限粒度后隨著時間的延長,粉末粒徑不再變化,并且球磨時間過長還會引入雜質。
　　對鈮基塊體復合材料的真空熱壓燒結工藝分析發(fā)現(xiàn),1550℃下保溫60min獲得的塊體材料致密度高達97.6%。XRD分析結果表明鈮基塊體復合材料由Nbss、Nb3Si和Nb2C三相組成,掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)塊體材料主要由等軸晶構成,平均晶粒尺寸小于10μm。通過對由三種不同

4、碳化硅添加量的混合粉末燒結制備的鈮基塊體材料室溫力學性能測試表明,三種材料的室溫斷裂強度,硬度和壓縮強度隨碳化硅添加量的增多而升高,室溫斷裂韌性隨著鈮基體含量的減少而降低。對不同材料室溫斷口微觀形貌分析發(fā)現(xiàn),材料室溫斷裂呈現(xiàn)出穿晶解理的斷裂特點。在相同溫度(1050℃、1100℃、1150℃)下,鈮基復合材料高溫壓縮強度隨碳化硅添加量的增多而升高,并且高溫壓縮后的顯微組織表現(xiàn)出了沿晶斷裂的跡象,表明材料的斷裂機制已由室溫的穿晶解理斷裂轉