添加木質(zhì)素前驅(qū)體的氮化硅基復(fù)合材料的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能研究

添加木質(zhì)素前驅(qū)體的氮化硅基復(fù)合材料的力學(xué)性能與摩擦學(xué)性能研究

摘要:氮化硅基復(fù)合材料是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能的新型材料。為了進(jìn)一步提高其性能，本文研究了添加木質(zhì)素前驅(qū)體對氮化硅基復(fù)合材料力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能的影響。通過制備一系列不同含量的木質(zhì)素前驅(qū)體添加的氮化硅基復(fù)合材料試樣，并經(jīng)過一系列力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能測試，對材料進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。結(jié)果表明，添加木質(zhì)素前驅(qū)體可顯著提高氮化硅基復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，具體包括強(qiáng)度、硬度、斷裂韌性、摩擦系數(shù)和磨損率等。

1.引言

氮化硅基復(fù)合材料是一種由氮化硅基體和添加劑組成的復(fù)合材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域。然而，由于氮化硅基體本身的特性限制和復(fù)合材料的制備工藝不完善，其力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能仍有一定的改進(jìn)空間。木質(zhì)素作為一種天然產(chǎn)物，具有豐富的官能團(tuán)和復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，可以通過加熱處理轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素前驅(qū)體，進(jìn)而添加到氮化硅基體中，以改善復(fù)合材料的性能。因此，本研究旨在探索添加木質(zhì)素前驅(qū)體對氮化硅基復(fù)合材料力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能的影響。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料制備

本實(shí)驗(yàn)采用碳化硅和氮化硅作為原料，經(jīng)過球磨和混合后，制備得到氮化硅基復(fù)合粉末。隨后，采用加熱處理的方法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素前驅(qū)體。將不同含量的木質(zhì)素前驅(qū)體摻入氮化硅基體中，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬途鶆蚍稚?，最終得到一系列木質(zhì)素前驅(qū)體添加的氮化硅基復(fù)合材料試樣。

2.2力學(xué)性能測試

采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)對制備得到的試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，包括抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性等指標(biāo)。

2.3摩擦學(xué)性能測試

采用摩擦學(xué)測試機(jī)對制備得到的試樣進(jìn)行摩擦學(xué)性能測試。通過摩擦系數(shù)和磨損率的測試，評估材料的摩擦學(xué)性能。

3.結(jié)果與討論

3.1力學(xué)性能結(jié)果

隨著木質(zhì)素前驅(qū)體含量的增加，氮化硅基復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。同時(shí)，試樣的硬度和斷裂韌性也得到顯著提高。這是由于木質(zhì)素前驅(qū)體中的官能團(tuán)能夠與氮化硅基體中的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，增強(qiáng)了材料的結(jié)合力和韌性。

3.2摩擦學(xué)性能結(jié)果

添加木質(zhì)素前驅(qū)體對氮化硅基復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能有顯著的影響。隨著木質(zhì)素前驅(qū)體含量的增加，試樣的摩擦系數(shù)逐漸降低，磨損率也逐漸減小。這是由于木質(zhì)素前驅(qū)體具有良好的潤滑性能，在摩擦過程中起到了潤滑減摩的作用。

4.結(jié)論

本文通過添加木質(zhì)素前驅(qū)體改性氮化硅基復(fù)合材料，并對其力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，木質(zhì)素前驅(qū)體的添加可以顯著提高材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。這為進(jìn)一步改進(jìn)氮化硅基復(fù)合材料的性能提供了新的思路和方法。在未來的研究中，可以進(jìn)一步探索木質(zhì)素前驅(qū)體的添加量和加工工藝對材料性能的影響，以達(dá)到更好的性能提升綜上所述，本研究通過添加木質(zhì)素前驅(qū)體改性氮化硅基復(fù)合材料，并對其力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能進(jìn)行了評估。結(jié)果顯示，隨著木質(zhì)素前驅(qū)體含量的增加，材料的抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性均得到了顯著提高。此外，添加木質(zhì)素前驅(qū)體還能降低材料的摩擦系數(shù)和磨損率。這些結(jié)果表明，木質(zhì)素前驅(qū)體的添加能夠顯著改善氮化硅基復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。因此，本研究為進(jìn)一