MoSi2的強韌化及氧化燒蝕性能研究.pdf

1、金屬間化合物MoSi2由于具有優(yōu)異的高溫抗氧化能力,而成為新一代航空發(fā)動機熱端部件的熱門候選材料。但MoSi2的室溫斷裂韌性低,高溫強度不足使其還不能立即應用于該領域。并且航空發(fā)動機熱端部件的服役環(huán)境非常惡劣,需經受溫度的急劇變化和高溫燃氣流的沖刷。所以MoSi2的抗熱震性和抗動態(tài)氧化能力也是必須考察的重點。碳化硅晶須(SiCw)是缺陷很少的陶瓷單晶體,它具有很大的長徑比。因此碳化硅晶須具有優(yōu)異的力學性能,其拉伸強度達到14GPa,彈性

2、模量能夠達到700GPa,是一種很理想的陶瓷增韌體。采用SiCw增韌MoSi2,改善MoSi2的本征脆性,并提高其抗熱震性具有重大的實用價值。為提高MoSi2粉體燒結的本征驅動力,采用濕法球磨的方法將MoSi2粉體的中位粒徑降低到1.80μm。選用非離子型分散劑聚乙二醇和無機電解質類分散劑焦磷酸鈉做為SiCw的分散劑,選用無水乙醇做為SiCw的分散介質。采用超聲振動加球磨混合的方法對SiCw進行分散。實驗結果表明SiCw在基體MoSi2

3、中的分散效果良好。在1600℃的燒結溫度和30MPa的燒結壓力下,保溫時間1h熱壓燒結制備了MoSi2\SiCw和MoSi2\SiCp復合材料。通過對體系的燒結動力學研究,發(fā)現SiCw含量為30vol％的試樣的致密化速率曲線明顯不同于SiCw含量為20vol%和10vol%的試樣。晶須含量對燒結致密化影響明顯,而晶須的形狀對燒結的影響不明顯。通過力學性能的測試發(fā)現SiCw的加入明顯改善了MoSi2的力學性能。復合材料的斷裂韌性隨SiCw

4、含量的提高而上升。由于SiCw竹節(jié)狀的外形和熱膨脹失配引起的殘余壓應力,SiCw和MoSi2界面解離困難,限制了晶須橋聯和晶須拔出等重要韌化機制作用的發(fā)揮。主要的韌化機制是裂紋偏轉、晶粒細化和殘余應力韌化。使用氧-乙炔燒蝕實驗裝置考察材料的抗熱震能力和動態(tài)氧化能力。理論計算表明:強度的提高是MoSi2\SiCw復合材料抗熱沖擊斷裂性提高的主要原因,而熱膨脹系數降低則是MoSi2抗熱震損傷性提高的主要原因。盡管理論計算表明SiCw的加入能