二硅化鉬基復(fù)合材料的合成、組織與性能.pdf

1、MoSi2以其較高的熔點(diǎn)和優(yōu)異的高溫抗氧化性等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是一種極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)候選材料。針對(duì)MoSi2低溫韌性差、高溫易蠕變和500℃下加速氧化（Pest）等缺點(diǎn)，目前主要有合金化和復(fù)合化等方式對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和增強(qiáng)。本文提出了原位合成Nb、Co、Ni合金化并通過(guò)鋁熱反應(yīng)引入Al2O3第二相協(xié)同強(qiáng)化的思路，通過(guò)燃燒合成方法制備了(MoX)Si2-Al2O3(X=Nb, Co,Ni)系列MoSi2基陶瓷復(fù)合材料。提出了在Mo-Si燃燒合成中

2、添加B4C原位合成MoB及SiC的思路，制備了不同配比的MoSi2-MoB-SiC系列復(fù)相陶瓷。
　　在(MoNb)Si2-Al2O3體系中，隨著鋁熱反應(yīng)引入Al2O3的增多，燃燒波蔓延速度逐漸提高，燃燒合成溫度逐漸升高。X射線衍射結(jié)果顯示(MoX)Si2-Al2O3(X=Nb, Co, Ni)各個(gè)體系燃燒合成產(chǎn)物相結(jié)構(gòu)主要為MoSi2和微量的Mo5Si3，鋁熱反應(yīng)引入 Al2O3后的產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)少量 Al2O3衍射峰。在 MoSi

3、2-MoB-SiC體系中，隨著B4C添加量的增多，燃燒波蔓延速度逐漸降低，燃燒合成溫度逐漸降低，和絕熱溫度計(jì)算結(jié)果一致。MoSi2-MoB-SiC體系的燃燒合成產(chǎn)物為MoSi2、MoB和SiC三相混合物，且MoB相對(duì)含量隨著B4C添加量的增多而提高。
　　將燃燒合成產(chǎn)物熱壓為致密的塊體材料并對(duì)其微觀組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等進(jìn)行分析。和純MoSi2相比，Nb、Co和Ni合金化后(MoX)Si2(X=Nb, Co,Ni)成分的抗彎強(qiáng)度沒(méi)有

4、明顯變化，維氏硬度由于固溶軟化的作用而降低，斷裂韌性有所提高。隨著鋁熱反應(yīng)引入Al2O3的逐漸增多，熱壓塊體的抗彎強(qiáng)度、維氏硬度及斷裂韌性逐漸升高，以(MoNb)Si2-Al2O3為例，(MoNb)Si2-10 mol％Al2O3成分的力學(xué)性能達(dá)到最高值：抗彎強(qiáng)度742 MPa，維氏硬度11.3 GPa，斷裂韌性3.4 MPa.m1/2。另外，Mo5Si3和MoSi2相比更容易固溶合金化元素Nb、Co和Ni形成固溶體。MoSi2-MoB

5、-SiC體系熱壓塊體抗彎強(qiáng)度隨著 B4C添加量的增加而有微量提高，維氏硬度和斷裂韌性隨著 B4C添加量的增加而逐漸提高，其中MoSi2-0.4MoB-0.1SiC成分的力學(xué)性能達(dá)到最佳值：抗彎強(qiáng)度537 MPa，維氏硬度12.5 GPa，斷裂韌性3.8 MPa.m1/2。
　　(MoX)Si2-Al2O3(X=Nb, Co, Ni)各個(gè)體系通過(guò)鋁熱反應(yīng)的方式引入Al2O3一方面可以作為第二相增強(qiáng)基體的力學(xué)性能，另一方面有效抑制脆性