【摘 要】
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Mo2NiB2基金属陶瓷具有出色的高温性能,且耐磨耐腐以及高温抗氧化性能优良,在热作模具和耐磨工具的制作中使用广泛,拥有广阔的应用前景。然而,由于Mo2NiB2基金属陶瓷本身脆性大、强度相对不高,在工业生产中受到限制,阻碍了该材料的开发和应用。因此,解决Mo2NiB2基金属陶瓷的劣势,提高其强度和韧性意义重大。本文利用真空液相烧结方法制备了Mo2NiB2基金属陶瓷,研究了添加不同含量的纳米La2O
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Mo2NiB2基金属陶瓷具有出色的高温性能,且耐磨耐腐以及高温抗氧化性能优良,在热作模具和耐磨工具的制作中使用广泛,拥有广阔的应用前景。然而,由于Mo2NiB2基金属陶瓷本身脆性大、强度相对不高,在工业生产中受到限制,阻碍了该材料的开发和应用。因此,解决Mo2NiB2基金属陶瓷的劣势,提高其强度和韧性意义重大。本文利用真空液相烧结方法制备了Mo2NiB2基金属陶瓷,研究了添加不同含量的纳米La2O3稀土、碳纳米管(CNTs)以及纳米La2O3/CNTs共掺杂条件下的金属陶瓷组织与性能的变化,并通过对比总结Mo2NiB2基金属陶瓷材料在多种强韧化机制协同作用下的增强增韧效果。首先,在金属陶瓷中添加不同含量的纳米La2O3,分析其对金属陶瓷材料增强增韧作用规律,结果表明:适量纳米La2O3的添加可以抑制金属陶瓷晶粒长大,起到细化晶粒作用,样品的组织分布变均匀,力学性能也有提高;当添加0.5wt%的纳米La2O3时,材料的力学性能最佳,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了88.7 HRA、1609.5 MPa和16.4 MPa·m1/2。细晶强化和弥散强化是主要的强韧化机理。其次,采用化学镀方法在CNTs表面镀覆Ni层,制备了不同含量镀镍CNTs掺杂的Mo2NiB2基金属陶瓷,评价了试样的力学性能,结果表明:当添加1.0wt%镀镍CNTs时,材料的力学性能有显著提高,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了87.8 HRA、1579.4MPa和17.4 MPa·m1/2。CNTs对Mo2NiB2基金属陶瓷的增韧是桥联作用、拔出效应和裂纹偏转等机制共同作用的结果。为进一步研究纳米La2O3和CNTs对金属陶瓷的强韧化效果,本文制备了La2O3-CNTs共掺杂条件的Mo2NiB2基金属陶瓷。试验结果表明:La2O3-CNTs共掺杂条件下的金属陶瓷材料晶粒细化效果比二者单独添加的效果更好。La2O3-CNTs协同作用下更有利于提高Mo2NiB2基金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性,Mo2NiB2+0.5wt%La2O3+1.0wt%CNTs共掺杂条件下的金属陶瓷硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为89.1 HRA、1620.3 MPa和17.8MPa·m1/2。La2O3-CNTs共掺杂的金属陶瓷的强韧化机理主要为细晶强化、裂纹偏转、裂纹桥联和碳纳米管的拔出效应。
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