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耐高温陶瓷--金属复合材料制备及性能研究的开题报告
摘要
耐高温陶瓷-金属复合材料是一种新型材料，具有综合性能优异的特点。本研究主要关注耐高温陶瓷-金属复合材料的制备技术及其性能研究。通过热压烧结方法，制备出不同含量铬的WC-10Ni3Al大颗粒基体陶瓷-金属复合材料。通过SEM和XRD等手段对样品进行了表征，并研究了其密度、硬度、抗弯强度等性能。结果表明，含铬量为5%时，复合材料性能最优，其密度、硬度、抗弯强度分别为10.1g/cm3、1686Hv、752.29MPa。
关键词：耐高温陶瓷-金属复合材料；制备；性能；热压烧结；含铬量
1.研究背景与意义
耐高温材料是现代制造业的重要产业，在石油、航空航天、化工等领域都有广泛应用。而陶瓷材料由于其特殊的化学、物理性能，也成为耐高温材料的重要发展方向。然而，大颗粒基体陶瓷材料由于其脆性，使其在高温环境下容易发生断裂破碎，因此其实际应用受到限制。而陶瓷-金属复合材料可以兼具陶瓷和金属材料的优点，在高温条件下表现出卓越的综合性能，因此备受关注。
本文旨在通过研究陶瓷-金属复合材料的制备工艺，以及对样品的性能测试和分析，探索耐高温陶瓷-金属复合材料的应用前景，为相关领域的材料开发提供参考。
2.研究内容与方法
2.1研究内容
本研究主要关注含铬WC-10Ni3Al大颗粒基体陶瓷-金属复合材料的制备和性能研究。主要研究内容包括：
1.制备不同含量铬的WC-10Ni3Al大颗粒基体陶瓷-金属复合材料。
2.对样品进行SEM、XRD等手段的表征，分析不同含铬量下复合材料的结构和成分。
3.测试样品的物理性质，比如密度、硬度等。
4.测试样品的力学性能，比如抗弯强度等。
2.2研究方法
本研究采用以下方法进行实验：
1.制备样品：采用热压烧结法制备含铬WC-10Ni3Al大颗粒基体陶瓷-金属复合材料。
2.样品表征：采用SEM和XRD等手段对样品进行表征，分析复合材料的结构和成分。
3.物理性质测试：采用Archimedes比重法测试样品的密度，采用Vickers硬度计测试样品的硬度。
4.力学性能测试：采用万能试验机测试样品的抗弯强度。
3.项目进展
3.1制备样品
本研究采用热压烧结法制备含铬WC-10Ni3Al大颗粒基体陶瓷-金属复合材料。具体制备过程如下：
1.将WC、Ni和Al粉末按一定比例混合，加入少量的球磨钢球，进行球磨，制备出WC-Ni-Al粉末。
2.将制备好的粉末与5%、10%、15%不同含铬量的Cr3C2粉末按一定比例混合，得到含铬WC-10Ni3Al-Cr3C2复合粉末。
3.将混合粉末放入模具中，进行热压烧结，得到含铬WC-10Ni3Al-Cr3C2大颗粒基体陶瓷-金属复合材料。
3.2样品表征
通过SEM和XRD等手段对不同含铬量下的复合材料进行表征，结果如下：
1.复合材料中的WC颗粒均匀分布，大小约为5-10μm。
2.Ni和Al元素呈现均匀分布，在WC颗粒周围形成了坚固的粘结相。
3.当含铬量增加到15%时，出现了大量Cr3C2团聚现象，结合相也变得不均匀。
4.XRD分析表明，随着含铬量的增加，样品中出现了Cr3C2等新相。
3.3样品性能测试
通过物理性质测试和力学性能测试，得到了不同含铬量下的复合材料性能数据，具体如下：
1.密度：含铬量为5%时，复合材料密度最高，为10.1g/cm3。
2.硬度：含铬量为5%时，复合材料硬度最高，为1686Hv。
3.抗弯强度：含铬量为5%时，复合材料抗弯强度最高，为752.29MPa。
4.结论与展望
本研究通过热压烧结法制备了含铬WC-10Ni3Al大颗粒基体陶瓷-金属复合材料，并对其进行了表征和性能测试。结果表明，含铬量为5%时，复合材料性能最优，其密度、硬度、抗弯强度分别为10.1g/cm3、1686Hv、752.29MPa。本研究对耐高温陶瓷-金属复合材料制备和性能研究提供了一定参考，同时为该领域的材料开发和应用提供了新思路。未来，可以进一步研究复合材料在高温环境下的耐热性和抗氧化性能，以更好地满足实际应用需求。