MoSi2-RSiC復相陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、二硅化鉬(MoSi2)作為重要的高溫電熱元件材料，具有高溫抗氧化性優(yōu)異和電阻率低等特點，但其低溫脆性大而高溫抗蠕變性差導致其使用壽命較短且可靠性較差。再結(jié)晶碳化硅(RSiC)高溫力學和導熱性能優(yōu)異，但因孔隙率較大而導致其使用壽命較短。
　　 本研究旨在將RSiC與MoSi2的優(yōu)異性能有機結(jié)合，以RSiC為骨架材料，MoSi2為抗氧化和電熱性能調(diào)控材料，通過直接添加法和聚碳硅烷(PCS)浸漬-裂解(PIP)與MoSi2高溫熔滲復合

2、工藝制備高溫抗氧化和力學性能優(yōu)異、電熱性能可調(diào)控的梯度功能化MoSi2-RSiC復相陶瓷。系統(tǒng)研究直接添加法中MoSi2含量、SiC再結(jié)晶溫度和浸漬裂解熔滲工藝中浸漬-裂解次數(shù)等因素對復相陶瓷密度、氣孔率、力學性能、高溫抗氧化、電性能的影響。采用拓撲法計算了所得材料的電阻率，并初步探討了復相陶瓷的高溫抗氧化和導電機理。
　　 在直接添加法所得的復相陶瓷中，SiC主要以6H相存在，在高溫下MoSi2逐漸失去Si，形成富Mo相并與氣

3、相SiC發(fā)生反應，轉(zhuǎn)變?yōu)榈凸韬康腗o4.8Si3C0.6。MoSi2轉(zhuǎn)化的Mo4.8Si3C0.6主要分布在SiC顆粒表面，形成一層致密的膜，膜與SiC晶體結(jié)合緊密。隨MoSi2引入量的進一步增加，膜厚度增加，當引入量為15wt％時，部分Mo4.8Si3C0.6以無定形態(tài)填充在SiC顆粒間隙中。
　　 隨著MoSi2添加量的增加，所得材料的表觀氣孔率逐漸增加，但抗彎強度先增加后減小，MoSi2添加量為10wt％時試樣有最好的抗

4、彎強度，并初步分析了MoSi2的加入對RSiC抗彎強度影響的機理；MoSi2的添加對所得復相陶瓷抗氧化性能影響不大，試樣的抗氧化性能主要取決于RSiC再結(jié)晶的程度以及氣孔率，適量MoSi2的加入使SiC再結(jié)晶更好，復相陶瓷的抗氧化性能略有提高。復相陶瓷的體積電阻率隨著MoSi2的添加而顯著降低，但隨著添加量進一步增加，電阻率降低的趨勢變緩，分析表明增加MoSi2的體積分數(shù)以及MoSi2在復相材料中分布的連續(xù)性，可以顯著的降低材料的電阻率

5、。拓撲法計算所得電阻率數(shù)據(jù)與實驗值接近，變化趨勢一致。
　　 在PIP-高溫熔滲法制備MoSi2-RSiC復相陶瓷的工藝中，經(jīng)過4次PIP工藝處理后，RSiC的密度從2.45g/cm3逐漸增加到2.69g/cm3，開口氣孔率從23.7％降低到13.4％，同時存在一定的閉口氣孔率。熔滲后所得復相陶瓷中，MoSi2呈梯度分布，由表及里逐漸增多，試樣抗彎強度最高可達108MPa。
　　 RSiC的電阻率為2800 mΩ·cm，