| 题名 | C_f/Ni_3Si和C_f/Al_2O_3-Ni_3Si复合材料的高温抗氧化性能研究 |
| 作者 | 王海龙 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 郭铁明 |
| 关键词 | 高温氧化 Ni3Si有序合金 碳纤维 氧化膜 空气介质 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 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Cf/Ni3Si和Cf/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Cf/Ni3Si复合材料;采用溶胶凝胶法+SPS烧结法制备了Cf/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、EDS及XRD等检测仪器对氧化产物的微观形貌、成分及物相进行了表征,并探讨了其高温氧化机理。结果表明,碳纤维表面未修饰和Al2O3胶体包覆的Cf/Ni3Si复合材料在800℃下的氧化产物均为NiO,并且NiO颗粒尺寸很小,没有规则的形状;而1000℃下的氧化产物除NiO外,还有少量的石英态SiO2和Ni2SiO4尖晶石,并且氧化产物的颗粒尺寸比较粗大,呈现出一定棱角的尖晶石形貌。800℃和1000℃下生成的氧化膜都比较疏松、不够致密,并且在氧化膜内部还夹杂了许多缺陷和微裂纹。氧化膜结构为双层结构:外层为较厚的NiO膜,内层为很薄的且不连续的SiO2膜。碳纤维表面镀铜的Cf/Ni3Si复合材料在800℃下的增重曲线由抛物线和直线两部分组成,且在10 h前满足抛物线规律,10 h以后则转变为直线型。而1000℃下的增重曲线为单一的抛物线型。800℃和1000℃的氧化膜均由外层的CuO、中间层的NiO、内层的SiO2和Ni2SiO4组成,并且1000℃下生成的CuO氧化膜比800℃的更厚、更致密,其平均厚度达到2 mm左右。相比碳纤维未修饰的试样,碳纤维表面镀铜的Cf/Ni3Si复合材料在1000℃氧化时,氧化动力学曲线由直线型（未包覆试样）变为抛物线型,并且生成的氧化膜稳定且致密,抗氧化性能有明显提高。随着碳纤维质量分数的提高,Cf/Al2O3-Ni3Si复合材料的显微硬度呈先增大后减小的变化,而其相对密度逐渐减小。Cf/Al2O3-Ni3Si复合材料在800℃下的氧化产物为NiO,其中NiO颗粒的尺寸很小,也没有规则的形状,氧化后试样的表面凹凸不平且比较粗糙。而1000℃下的氧化产物主要为NiO和尖晶石NiAl2O4,还有少量的石英态SiO2,但没有生成Ni-Si尖晶石结构。并且氧化产物的颗粒尺寸比较粗大,呈现出一定棱角的尖晶石形貌,整个氧化过程没有形成连续的保护性氧化膜。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 69 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92592]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王海龙. C_f/Ni_3Si和C_f/Al_2O_3-Ni_3Si复合材料的高温抗氧化性能研究[D]. 2017. |
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