page13抗弯强度和断裂韧性.ppt

Powerpoint Templates Page * Powerpoint Templates Laminated biomorphous SiC/Si porous ceramics made from wood veneer 姓名:鄭博元 學號:MA0R0204 目錄 摘要 樣品製作 製程 分析方法 結果與討論 結論 摘要 櫸木板片和酚醛樹脂製成生物形態SiC/Si的材料疊層構造體的多孔陶瓷。 探討有關的層疊多孔結構和游離矽含量的最終複合材料的機械性質。 樣品製作 50多層的切片櫸木皮（150mm X 150mm X 0.5mm）和酚醛樹脂（PF）粘合，在5MPa，160℃下進行10分鐘（如下圖所示）。 製程 膠合板在高溫真空燒結爐，加熱直到350 ℃，然後在到1200℃保持2小時。隨後在爐中將其冷卻至室溫，得到層疊碳化物模板。 將模板切成60mm×60mm的方塊和矽粉末，在真空爐中一起加熱到1420℃然後再冷卻到室溫。隨後部分樣品在1700℃回縮20?100分鐘，去除多餘游離矽在孔隙和裂紋。 過程如右圖所示: 分析方法 將樣品切成條，使用X射線繞射儀（XRD，XD-2，中國）觀察木材模板的碳化和SiC陶瓷的相位的程度。 碳化木材模板和最終層疊SiC / Si的多孔陶瓷的形態，通過掃描型電子顯微鏡（SEM，JSM-35C，日本）在20kv和20mA操作分析。 通過四點彎曲（20/40毫米），在室溫下的強度與試驗機（英斯特朗8802，USA）進行測試根據ASTM C1161-90。 材料的斷裂韌性測試與單一邊緣切口梁（SENB）方法。使用表面密度和表面孔隙率的密度測試儀（MDMDY-300，中國）測量。 結果與討論 相位的演變 結晶性複合材料碳化過程中的變化和滲透。下圖顯示出的碳化物模板和層疊SiC/Si的多孔陶瓷的XRD圖譜。 殘留的碳仍然存在於樣品中，表示在層疊陶瓷是一個三相組成的β-SiC的游離矽和碳的複合材料。 在較長的回縮時間，游離矽和殘留的碳含量將被減少，在高溫下被氣化。 出於這個原因，殘餘的碳幾乎消失在最後，以及很少的游離矽仍留在孔隙和裂紋而複合材料的主相是β-碳化矽。 相位演變 微結構特徵 圖a~d顯示碳化物模板和層疊SiC/Si的多孔陶瓷的顯微組織。 圖a表示櫸木碳化物的模板，櫸木的原貌保留，纖維的紋理是顯而易見的。 微結構特徵 圖b表示出了橫截面視圖。白色層的示游離矽，灰色是SiC層，交替地層疊形成的層疊結構。 微結構特徵 圖c這些結構有1~10微米的圓形或橢圓形像蜂窩的結構。 細胞在陶瓷中有特性的光澤和殘餘的游離矽(粒子在圖d中的箭頭所示，經再處理，但沒有被氣化） 顯微結構與溫度，加熱速率，滲透時間和回縮時間有關。 在較高的溫度下，較高的熱耗率和較長的反應時間通常會部分地破壞細胞壁。在這項實驗中，滲透溫度為1420℃，這只是為了熔化矽。 所述熔化的矽接近的碳細胞的外壁，並透過縱向血管和細胞通過毛細管作用，熱功率和負壓，然後通過逐漸擴散的整個蜂窩網絡。 反應速度很慢，因為它不破壞碳細胞。 有可能降低的層疊結構各向異性，這會降低變形和開裂。 以這種方式，可以得到更大的樣本。 微結構特徵 抗彎強度和斷裂韌性 層疊的陶瓷的主要特點是高強度和斷裂韌性。它們的機械性質是密切相關的密度和顯微結構。 表面孔隙率顯著增加在最初回縮過程然後逐漸變得緩慢。 與此相反，表面密度的趨勢增加回縮時間減小。 這是因為在細胞和裂紋的游離矽熔化並在真空下氣化，同時使複合材料在高溫下增加的損失。 下圖1表示的表面孔隙和率複合材料的抗灣強度關係。 抗彎強度迅速下降的最終複合材料的孔隙度的增加。 下圖2表示複合材料斷裂韌性和回縮時間的關係。 斷裂韌性在70~80分鐘後下降與增加回縮時間。 右圖表示的負荷-位移曲線的樣回縮樣品與沒有再處理的樣品比較。 斷裂行為的改變，回縮樣本（80分鐘）漸進破壞行為，而沒有再處理的樣品，斷裂嚴重。 結論 疊層SiC/Si的櫸木的碳化物模板和熔化矽多孔陶瓷的製程。 這些複合材料的主相是β-碳化矽。 木材保留生物性質(biomorphous)的特性。 回縮時間和游離矽含量層壓板的基本結構和功能上有很大的影響。 表面孔隙率隨著回縮時間被延長，表面密度和游離矽含量表現出相反的趨勢。 再處理增加了斷裂韌性和時間抗彎強度，是由於高的斷裂韌性的層疊和多孔結構，這有助於在防止嚴重的材料解體。 Powerpoint Templates Page *