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《大连理工大学》 2006年
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多孔MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料的研究

刘世民  
【摘要】:本文利用MoSi_2高温蠕变的特性作为高温粘结剂,添加到TiC陶瓷粉末中,制备出有较低热膨胀系数的MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料;通过添加少量铝金属粉末,使Al-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料的力学性能明显提高;在此基础上,采用碳酸氢铵为造孔剂制备出多孔Al-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料;探讨了组成,性能和结构的关系,以及添加碳纤维(沥青基和聚丙烯腈基)对复合材料性能的影响。采用分析天平、差热仪(DTA)、热膨胀仪(TED)、压力机、扫描电镜(SEM)、x—射线衍射仪(XRD)等仪器,测试了陶瓷基复合材料的容重、孔隙率、晶相、热膨胀系数、力学性能和显微结构形貌。 结果表明: MoSi_2明显降低TiC陶瓷基复合材料的烧结温度,复合材料的相对密度、抗折强度和抗压强度分别为76~84.7%、10~55MPa、20~52MPa;当TiC为65wt%时有最大值,分别为84.7%、55MPa和52MPa;热膨胀系数为4.64~5.81×10~(-6)K~(-1),在TiC为60wt%时,有最低的热膨胀系数4.64×10~(-6)K~(-1)。 XRD衍射分析表明,烧结过程中TiC与MoSi_2及C粉发生化学反应,MoSi_2-TiC复合材料中除TiC外,还有Mo_2C、Ti_(0.98)Mo_(0.02)C、Ti_3SiC_2和Mo_5Si_3新晶相产生。 Al-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料的相对密度、抗折强度和抗压强度分别为86~92.7%、50~90MPa、50~180MPa。当Al为3.5wt%时有最大值,分别为92.7%、90MPa和180MPa;热膨胀系数在6.3~7.8×10~(-6)K~(-1)之间。 在Al-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料中添加碳纤维(沥青基和聚丙烯腈基)后,材料的力学性能明显降低;碳纤维与基体颗粒之间不润湿,没有形成化学键合是其力学性能降低的主要原因。 多孔Al-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料的孔隙率随造孔剂含量增多而增大,并呈线性关系,孔隙率在34~70vol%;抗折强度、抗压强度和热膨胀系数随孔隙率的增大而线性减小;多孔C fiber-MoSi_2-TiC陶瓷基复合材料的孔隙率在33%~69%;抗折和抗压强度较低;提高坯料成型压力利于提高陶瓷基复合材料的力学性能,但导致多孔复合材料的性能降低。 MTAN30多孔陶瓷基复合材料对无水乙醇和椴木干馏的高分子木焦油有明显的催化作用;使无水乙醇可以转化为乙烯,25.16wt%木焦油转化为有机气体,气体的转化率提高了1.21倍。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB332

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【参考文献】
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