MoSi2及MoSi2基材料的强韧化

MoSi2以其较高的熔点、适中的密度和优异的高温抗氧化性能而成为近年来倍受关注的金属间化合物,但其室温脆性和低的高温强度是限制其应用的主要原因. 从合金化和复合化等方面对MoSi2及MoSi2基高温结构材料的强韧化作了概述.     

MoSi2及MoSi2基复合材料制备技术的新进展

MoSi2是极具应用前景的新型高温结构材料.综述了利用放电等离子烧结、微波烧结、先驱体转化法、自蔓延高温合成和反应熔渗法制备MoSi2及其复合材料的最新研究进展,并提出合金化和纳米颗粒复合化是今后MoSi2基复合材料的研究发展方向.     

MoSi2超高温结构材料的研究进展

MoSi2是继Ni基高温合金以及第二代高温合金Ti Al之后的第三代超高温结构材料,具有高的熔点、较低的密度和优异的高温抗氧化性。但是目前由于低温脆性较大,高温强度尤其是蠕变强度不足,以及400~600℃抗氧化性差的原因,限制了其工业应用。介绍了碳化物、碳纳米管、硼化物、氧化物、氮化物以及复相协同增强MoSi2基复合材料,MoSi2的Al,Re,Al-Re,Nb,W,Mg等合金化,以及MoSi2低温氧化(Pest)方面的国内外进展,指出复相协同作用有助于提高材料的综合力学性能,认为合金化协同第二相复合化、复合化和合金化的"少量多元"是未来改善MoSi2超高温结构材料综合性能的重要发展方向。     

SiC/MoSi_2复合材料1300℃氧化行为研究

采用扫描电镜和X射线衍射研究了不同SiC体积分数(30%～50%)的SiC/MoSi2复合材料的高温(1300℃)氧化性能,建立了SiC/MoSi2复合材料的高温氧化动力学模型,对SiC/MoSi2复合材料的高温氧化行为进行了动力学分析,研究了其高温氧化机理。结果表明,SiC/MoSi2复合材料在高温时具有优异的抗氧化性能,SiC/MoSi2复合材料的高温抗氧化能力好于纯MoSi2的;复合材料的高温抗氧化性随SiC体积分数的增加而降低。     

金属间化合物MoSi2及其复合材料的研究和应用

金属间化合物MoSi2具有熔点高、断裂强度对温度不敏感、导电导热性能好、抗氧化等一系列的优良性质，因此作为电热元件和高温结构材料，在航空航天等高技术领域得到了广泛的应用。但是，其低温断裂韧性和高温强度较低，一般可采用不连续的颗粒、连续的晶须或纤维，也可采用固溶体合金化或第二相复合技术来提高其低温断裂韧性和高温强度。MoSi2及其复合材料因其优异性能，也可用来制备层状复合材料和梯度功能材料，还可用来制备各种耐高温保护涂层。     

MoSi2基高温结构材料的研究进展

介绍了MoSi2的物理、化学、力学性能特点,阐述了其应用领域,综述了MoSi2基高温结构材料在强韧化和制备方法等方面的研究进展,并展望了其发展趋势.     

钼网表面MoSi2涂层的制备及其1500℃高温氧化性能

钼网被广泛用作高温催化剂载体,但关于其高温防护涂层的制备及失效机制却鲜有报道.用包埋渗硅方法在钼网表面制备了MoSi2高温抗氧化涂层,并在静态大气环境中开展了1500℃恒温氧化试验.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等对氧化前后涂层的微观形貌和组织结构进行了表征.结果表明:1500℃氧化2h,MoSi2涂层中的Si元素会发生选择性氧化,在涂层表面形成一层连续的、具有“自愈合”功能的熔融态SiO2保护膜,阻挡氧向基体一侧的扩散,展现出了良好的高温抗氧化性能;高温条件下,涂层中的Si元素会和钼基体发生界面扩散反应生成抗氧化性能差的Mo5Si3,同时MoSi2不断地和氧发生反应生成Mo5Si3和SiO2,当涂层中的MoSi2完全转化为Mo5Si3,涂层将快速氧化失效.     

温度对MoSi2／SiC配对副高温摩擦磨损性能的影响

在XP-5型高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2/SiC配对副在700～1100℃时的高温摩擦磨损性能,并用SEM扫描电镜和X射线衍射仪观察和分析了MOSi2/SiC磨损面的形貌与相组成.结果表明,MoSi2/SiC摩擦副在700～1100℃高温滑动时,摩擦系数随着温度的升高而下降;MoSi2的磨损率先随温度的升高而增加,并于1000℃达到极大值后下降;MoSi2的磨损机理主要表现为粘着、研磨和塑性变形等形式,对摩件SiC则随温度升高呈现出磨损增重现象,其主要磨损机理由700℃时的粘着磨损逐渐转化高温氧化磨损.     

SiCp/MoSi2原位反应高温热压复合工艺的研究

运用乙醇湿法混合和氩气保护原位反应高温热压方法制备了不同配比的SiCp/MoSi2复合材料,研究了原位生成的SiC颗粒对MoSi2基体材料显微结构和室温力学性能的影响.结果表明:原位反应高温热压制备SiCp/MoSi2的工艺是可行的,反应生成的适量SiC颗粒细化了基体晶粒,改善了其力学性能;与该工艺下制备的纯MoSi2相比,含40vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温抗弯强度提高了260%,含50vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温断裂韧性提高了50%;该种工艺的强化机制为细晶强化和弥散强化,韧化机制为细晶韧化.     

Na2O对MoSi2/oxide发热元件特性的影响

为了克服半导体热处理炉中MoSi2发热元件的低温氧化问题，通过添加高Na2O粘土获得了由MoSi2/oxide复合材料制成的发热元件，考查了脱Na工艺前后MoSi2/oxide发热元件使用特性的变化。研究结果表明，脱Na工艺较好地解决了半导体制品热处理装置中石英玻璃管的失透问题，使发热元件的弯曲强度和高温蠕变特性有了明显地改善，提高了发热元件的使用寿命。     

化学气相沉积制备MoSi2涂层分析

主要介绍了目前化学气相沉积(CVD)制备MoSi2涂层或薄膜的几种方法,从反应原理和沉积产物结构等方面分析了各种方法的特点,提出了这些方法在制备MoSi2涂层过程中所存在的问题,并讨论了CVD制备MoSi2涂层应用于碳/碳复合材料高温抗氧化保护的可行性.     

TiC颗粒增韧MoSi2基复合材料的力学性能

通过湿法混合和热压法制备了不同体积百分比的TiCp-MoSi2复合材料,研究了TiC颗粒对MoSi2基体材料显微结构和力学性能的影响。实验结果表明,在MoSi2基体中加入TiC颗粒,细化了基体的晶粒,改善了其力学性能。与纯MoSi2相比,含40vol% TiC颗粒的复合材料的室温抗弯强度提高了65％,含20vol%TiCp的复合材料的室温断裂韧性提高了53％,而且TiC颗粒的加入大大提高了MoSi2的高温承载能力,随TiC颗粒含量的增加,复合材料的高温抗弯强度大为增加。     

二硅化钼材料复合强韧化的研究进展

MoSi2因其优异的性能而被认为是最有前途的高温结构金属间化合物,但是低的室温韧性和高温强度限制了其作为高温结构材料的应用,第二相陶瓷复合化是一种有效的低温增韧和高温补强的方法.介绍了复合强韧化MoSi2所取得的成果,着重对氧化物、碳化物、氮化物和硼化物增强MoSi2材料进行了总结和评述,最后认为多元复合化是未来研究的方向.     

自蔓延高温燃烧合成MoSi2

以Mo粉和Si粉为原料,通过自蔓延高温燃烧合成(SHS)的方法成功地制备了MoSi2材料.研究了反应物原料粒度、反应物料坯相对密度、反应物预热温度、稀释剂加入量以及反应气氛对MoSi2燃烧合成的影响.并通过XRD和SEM对燃烧合成产物的物相组成和形貌进行了分析.     

C／C复合材料上SiC／MoSi2-Si2N2O-CrSi2涂层的制备、抗氧化性能及形成机理

为进一步提高C／C复合材料的抗高温氧化性能,采用包埋法和刷涂法在C／C复合材料上制备了SiC／MoSi2-Si2N2O-CrSi2抗高温氧化涂层,借助XRD及SEM对涂层的组织结构及形貌进行了表征,初步研究了涂层在1500℃静态空气中的氧化性能及其形成机理。结果显示：SiC／MoSi2-Si2N2O-CrSi2涂层最外...     

用于航空发动机的MoSi2复合材料

美国NASA Lewis研究中心正在研究一种二硅化钼MoSi2复合材料,用于代替航空发动机上的镍基高温合金.这种最有希望的材料是把碳化硅基纤维加入到基体内,而基体本身就是MoSi2复合材料(含30vol%～50vol%的Si3N4颗粒).     

超音速等离子体喷涂MoSi2涂层工艺研究

涂层技术是C/C复合材料高温抗氧化与抗烧蚀的有效手段,单一的SiC涂层很难为C/C复合材料提供有效的长寿命保护。金属间化合物MoSi2高温时会形成一层致密的SiO2保护膜,具有特别优异的高温抗氧化性能,常作为C/C复合材料的高温抗氧化涂层。本文采用超音速等离子喷涂法在带SiC涂层的C/C复合材料表面制备了MoSi2涂层,主要研究了喷涂功率、主气(Ar)流量对粉料表面温度、飞行速度、沉积率以及对涂层表面微观结构和结合强度的影响。结果表明:喷涂功率在47.5~52.5 kW之间,既能使粒子有较高的速度和温度,还能保证粉末不过熔,在喷涂功率为50 kW时,粉料的沉积率最高,氧化不高,涂层表面致密性好,截面结合紧密,结合强度高;Ar流量为65 L/min时,能够保证MoSi2粉末有较高的表面温度与较快飞行速度,沉积率最高,氧化不高,涂层表面致密,几乎没有孔隙与裂纹。因此,调控超音速等离子体喷涂工艺参数能够在带SiC涂层的C/C复合材料表面得到致密且结合良好的MoSiO2涂层。     

La2O3掺杂MoSi2的SHS合成及其性能研究

以Mo粉、Si粉和La2O3为原料,通过自蔓延高温燃烧合成(SHS)的方法制备了La2O3掺杂的MoSi2材料．研究表明,掺杂剂La2O3的加入对MoSi2燃烧合成过程的热力学和动力学具有明显的影响．并通过XRD和SEM对燃烧合成产物的物相组成和形貌进行了分析,发现La2O3的加入对合成产物的物相组成没有明显影响,但可以大大降低合成产物的晶粒尺寸．同时,力学性能研究结果表明,La2O3的加入可以提高MoSi2材料的室温断裂韧性．     

SiCp-WSi2/MoSi2复合材料的室温力学性能

为了提高MoSi2的室温断裂韧性,将Si、Mo、W和C四种粉末混合后通过"原位反应热压"一次热压工艺制备了两种不同体积配比的SiCp-WSi2/MoSi2复合材料试样,测定了复合材料试样和纯MoSi2试样的室温.断裂韧性(KIC)与显微硬度(HV);采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法研究了该工艺下试样的结构、组织以及断口形貌与断裂韧性问的相互关系.结果表明,SiC的复合化和W元素的合金化能使SiCp-WSi2/MoSi2复合材料晶粒细化,硬度、室温断裂韧性比纯MoSi2明显提高,断裂韧性最高值达5.88 MPa·m1/2.并对复合材料的硬化、韧化机理分别进行了分析.     

国外正在研制的几种航空材料

1.MoSi2复合材料这种复合材料是美国NASA Lewis研究中心正在研究的一种代替Ni基高温合金的材料.该复合材料中含有30%～50%vol的Si3Ni颗粒,并在基体上布有SiC纤维.与Ni基高温合金对比,这种复合材料具有密度低、熔点高、高温抗氧化性好等优点,尚待克服的不足之处则是它的低温脆性、高温蠕变抗力低、热膨胀系数高,尤其是该材料还具有有害的氧化现象,即一旦氧化即易碎成粉末,类似于"灰锡"现象.