碳纳米管增强Nb-Si合金

强韧性同步提升

通过碳纳米管添加与工艺优化实现微观结构向近共晶转变，同时提高断裂韧性和压缩强度。

Yin, Xiuyuan · Liang, Jing · Chen, Suiyuan · Shang, Shuo · Liu, Changsheng

Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2025

具体参数

断裂韧性

{'zh': '15.2', 'en': '15.2'} MPa·m^1/2

断裂韧性

{'zh': '16.7', 'en': '16.7'} MPa·m^1/2

压缩强度

{'zh': '2190', 'en': '2190'} MPa

技术优势

韧性提高1.62倍

碳纳米管分解促进微观组织从亚共晶转变为近共晶，细化组织，使断裂韧性从9.4提升至15.2 MPa·m1/2。

强度同步提升

碳纳米管在Nbss中呈阵列分布，通过Orowan强化机制将压缩强度最高提升至2190 MPa，避免以牺牲强度为代价。

工艺窗口可控

通过调节激光功率（2100 W 与 1800 W），可控制碳纳米管的分解程度与存留形态，从而在不同功率下分别实现组织细化或保留残余碳纳米管。

应用场景

• 航空发动机高温部件：可加工成涡轮叶片等高温承力件，用高韧性提高抗冲击损伤能力。
• 高温结构合金：在保持高温强度的同时提高室温韧性，扩大合金可应用温区。
• 耐高温复合材料：碳纳米管作为增强相，替代部分陶瓷相降低脆性。