Nb合金基陶瓷复合材料制备新方法及其组织性能研究

摘要

本文在借鉴和改进前人制备复合材料方法的基础上，探索出了一种以多孔陶瓷作为预制体，利用无压熔渗工艺制备具有网络互穿结构金属基/陶瓷复合材料。主要包括三个方面的研究内容：一是通过真空电弧熔炼方法制备Nb-Al、Nb-Ti-Al-Cr合金；二是采用添加造孔剂工艺与冷冻铸造方法制备了Nb2O5和Al2O3层状多孔陶瓷预制体；三是通过无压熔渗工艺制备了Nb合金基/Al2O3陶瓷复合材料。
　　 论文结果表明：采用添加造孔剂工艺方法制备的多孔陶瓷经过1400℃烧结2小时后，形貌由棒状转变为类珊瑚状，平均孔隙尺寸约为0.3um，无压熔渗Al熔体后，原有的类珊瑚状形貌消失，Al熔体与NbO2发生化学反应，形成Nb-Al/Al2O3复合物组织；冷冻铸造法制备的Nb2O5层状多孔陶瓷预制体浸渍蔗糖1200℃烧结后与Al熔体有良好的浸润性，X射线衍射分析表明，陶瓷预制体基本上为NbO2多孔陶瓷，有少量的残炭存在，无压熔渗Al熔体后，复合材料由NbAl3、Al2O3、少量的金属Al以及残炭组成。
　　 冷冻铸造法制备的Al2O3层状多孔陶瓷预制体直接无压熔渗Nb-Al合金的实验表明：Al2O3层状多孔陶瓷与Nb-Al合金不浸润，难以实现无压熔渗，在Nb-Al合金的基础上，通过添加Ti、Cr等元素后熔炼制备的Nb-Ti-Al-Cr合金(Nb-35Ti-20Al-10Cr，at％)与Al2O3层状多孔陶瓷完全浸润。对复合材料的组织观察表明，基体与增强体在空间结构上仍然保留预制体的层状结构特征。
　　 多孔层状Nb2O5陶瓷熔渗铝后形成的Nb-Al/Al2O3复合材料，当陶瓷固相含量为30％时，弹性模量为5.5GPa、压缩率为0.122，当陶瓷因相含量为40％时，弹性模量为9.92GPa、压缩率为0.0437;多孔层状Al2O3陶瓷熔渗Nb-Ti-Al-Cr合金后形成的Nb合金基/Al2O3陶瓷复合材料，随陶瓷固相含量的增多，复合材料的密度逐渐减小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1复合材料概况

1.2金属基陶瓷复合材料的研究现状

1.3金属间化合物基陶瓷复合材料

1.4多孔陶瓷增强金属基复合材料制备工艺研究进展

1.5网状陶瓷增强金属基复合材料的制备工艺

1.6选题来源与研究目的

1.7研究主要内容

第二章 实验材料与测试方法

2.1实验所用原材料

2.2实验所用设备

2.3测试与表征

第三章 合金的制备

3.1 Nb-Al合金的制备

3.2 Nb-Ti-Al-Cr合金的制备

第四章 多孔陶瓷预制体的制备

4.1添加造孔剂工艺制备多孔陶瓷预制体

4.2冷冻铸造法制备多孔陶瓷预制体

第五章 Nb合金基Al2O3陶瓷复合材料的制备及其力学性能

5.1多孔NbO2陶瓷无压熔渗Al熔体制备Nb-Al/Al2O3复合材料

5.2多孔Nb2O5陶瓷无压融渗Al熔体制备Nb-Al/Al2O3复合材料

5.3冷冻铸造Al2O3陶瓷无压熔渗NbAl熔体制备Nb-Al/Al2O3复合材料

5.4冷冻铸造Al2O3陶瓷无压熔渗Nb-Ti-Al-Cr合金熔体

5.5冷冻铸造多孔陶瓷无压熔渗金属复合材料的相关力学性能

第六章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

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