原位SiC颗粒增强MoSi_2基复合材料的显微组织和力学性能

本文研究了原位 ＳｉＣ颗粒增强 ＭｏＳｉ２基复合材料的组织结构和力学性能。结果表明：复合材料的组织为ｔ－ＭｏＳｉ２基体上均匀分布 β－ＳｉＣ等轴颗粒,数量很少的球形小孔隙主要分布在 ＳｉＣ颗粒内, ＳｉＣ颗粒尺寸为 ２－５ μｍ．复合材料界面为直接的原子结合,无非晶层存在．复合材料的室温维氏硬度、断裂韧性、抗压强度及高温流变应力明显高于单一ＭｏＳｉ２,随着ＳｉＣ体积分数的增加,维氏硬度、断裂韧性及高温流变应力提高,而抗压强度先增加后减少． ＳｉＣ体积分数从 １０％增加到 ４５％,ＫＩＣ从 ４．３４提高到 ５．７１ ＭＰａ·ｍ１／２;与单一 ＭｏＳｉ２相比提高了 ２５％－４６％; １４００℃时,σ０．２从 ２０％ＳｉＣ的 ２３０提高到 ４５％ＳｉＣ的 ２８５ ＭＰａ,比单一 ＭｏＳｉ２提高了 ９８％－１４６％．     

β-Si3N4增强MoSi2基复合材料的组织与性能

利用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同体积分数β-Si3N4增韧的MoSi2复合材料,研究了β-Si3N4颗粒对MoSi2基复合材料显微组织和力学性能的影响,初步探讨了β-Si3N4颗粒对MoSi2增韧的机理.结果表明:在MoSi2基体中加入β-Si3N4颗粒,能细化基体组织,改善力学性能;随着β-Si3N4体积分数的增加,复合材料的显微硬度和断裂韧性先增后减,20%β-Si3N4/MoSi2复合材料的显微硬度与断裂韧性分别比MoSi2提高了31.7%与62.9%,增韧补强效果显著;β-Si3N4的强韧化机理为细晶强化.     

2%C/MoSi_2复合材料的组织结构与性能

采用热压烧结工艺制得了 2 %C/MoSi2 (质量分数 )复合材料 ,并测定了材料的显微组织和结构、室温和高温力学性能、耐磨性能以及电阻率。结果表明 :C/MoSi2 复合材料由大量的MoSi2 、多量的Mo5Si3 和少量的 β SiC组成 ,其硬度Hv为 10 6 0 ,抗弯强度为 470MPa ,断裂韧性为 5 .12MPa·m1/ 2 ,80 0℃的硬度Hv为 75 0 ,12 0 0℃的抗压强度为 45 0MPa ,140 0℃的抗压强度为 142MPa ;在Al2 O3 和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能 ,材料的电阻率为 34 9nΩ·m。与纯MoSi2 相比 ,2 %C/MoSi2 复合材料在硬度、抗弯强度、断裂韧性、高温抗压强度、弹性模量和耐磨性能等方面都有较大的提高。     

2％C／MoSi2复合材料的组织结构与性能

采用热压烧结工艺制得了2％C／MoSi2（质量分数）复合材料,并测定了材料的显微组织和结构、室温和高温力学性能、耐磨性能以及电阻率。结果:C／MoSi2复合材料由大量的MoSi2、多量的Mo5Si3和少量的β－SiC组成,其硬度Hv为1060,抗弯强度为470MPa,断裂韧性为5．12MPa.m^1/2,800℃的硬度Hv为750,1200℃的抗压强度为450MPa,1400℃的抗压强度为142MPa;在Al2O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能,材料的电阻率为349n.m。与纯MoSi2相比,2％C／MoSi2复合材料在硬度、抗弯强度、断裂性、高温抗压强度、弹性模量和耐磨性能等方面都有较大的提高。     

(SiC_p C)/MoSi_2复合材料的组织结构及力学性能

通过热压烧结工艺制得了 (SiCp C) /MoSi2 复合材料 ,分析了材料的组织结构、室温和高温力学性能。结果表明 :(SiCp C) /MoSi2 复合材料主要由MoSi2 (大量 )、α SiCp(大量 )、Mo5Si3(多量 )和 β SiC(少量 )组成 ,密度为 5 .12g/cm3,相对密度为 91% ;增强相的粒径 <3 0 μm ,体积分数为 3 9%。材料室温硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为 12 .2GPa ,5 3 0MPa和 7.2MPa·m1/ 2 ;在 80 0℃的维氏硬度为 8.0GPa ,12 0 0℃和 14 0 0℃的抗压强度分别为 5 60MPa和 160MPa。与非增强MoSi2 相比 ,材料的各种力学性能都有大幅度的提高     

原位合成MoSi2—SiC复合材料的高温强化

采用高温压缩实验研究了不同体积分数SiC含量对原位合成MoSi2-SiC复合材料在1000-1400℃的屈服强度及流变应力的影响,结果表明,与单一MoSi2材料相比,复合材料的高温强度随SiC含量的增加而明显提高,高温屈服强度σy和第二相SiC粒子间距λs服从σy=σ0 kλs^-1/2关系式,结合组织结构的研究结果对其盯间障碍强化的高温强化机制进行了初步探讨。     

（SiCp＋C）／MoSi2复合材料的组织结构及力学性能

通过热压烧结工艺制得了(SiCp+C)/MoSi2复合材料,分析了材料的组织结构、室温和高温力学性能.结果表明(SiCp+C)/MoSi2复合材料主要由MoSi2(大量)、a-SiCp(大量)、Mo5Si3(多量)和β-SiC(少量)组成,密度为5.12g/cm3,相对密度为91%;增强相的粒径＜30μm,体积分数为39%.材料室温硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为12.2GPa,530MPa和7.2MPa@m1/2;在800℃的维氏硬度为8.0GPa,1200℃和1400℃的抗压强度分别为560MPa和160MPa.与非增强MoSi2相比,材料的各种力学性能都有大幅度的提高.     

TiC-TiB2增强MoSi2复合材料的力学性能及抗氧化行为

以MoSi2、Ti和B4C粉为原料,采用高温热压技术合成不同体积分数TiC-TiB2增强MoSi2复合材料,研究TiC-TiB2颗粒对MoSi2基体材料显微组织、力学性能和高温氧化性能的影响.结果表明:30%TiC-TiB2/MoSi2(体积分数)复合材料的抗弯强度和维氏硬度分别达到468.3 MPa和17.07 GPa,比纯MoSi2的分别增加了63.2%和83.5%.随着TiC-TiB2体积分数的增加,复合材料的断裂方式由以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主转变,强化机制是细晶强化和弥散强化.在800～1 200 ℃氧化192 h时,30%TiC-TiB2复合材料的增质是10%TiC-TiB2复合材料的2.38～3.23倍.氧化层中没有发现低熔点的B2O3,而TiO2和SiO2的存在使材料具有较好的抗氧化性.     

第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响

用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同增强相的MoSi2基复合材料,系统研究了第二相对MoSi2基复合材料组织与性能的影响,探讨了MoSi2基复合材料的断裂方式及增韧机制.结果表明:第二相颗粒的加入均能不同程度地提高MoSi2的强韧性;ZrO2对提高断裂韧性最有效.其中20%ZrO2/MoSi2材料达到6.8 Mpam1/2,比纯MoSi2提高了95.4%,表现为微裂纹增韧和弥散强化;β-Si3N4对提高显微硬度、抗压强度最有效,其中20%β-Si3N4/MoSi2分别达到16.01Gpa与2260Mpa,比纯MoSi2提高了31.7%与119.4%,表现为细晶强化;同时加入ZrO2与β-Si3N4能起到相变增韧和细晶强化的协同作用,表现出最佳的强韧性能,其中,10%ZrO2/20%β-Si3N4/MoSi2的维氏硬度、抗压强度、断裂韧性分别比MoSi2提高了24.7%、104.3%、90%.     

纳米ZrO2颗粒增强MoSi2基复合材料的显微组织和力学性能

利用放电等离子烧结法(SPS)制备了MoSi2-ZrO2复合材料,研究了纳米ZrO2颗粒数量对MoSi2基复合材料显微组织和力学性能的影响.结果表明,在MoSi2基体中加入纳米ZrO2颗粒,能细化基体晶粒,改善力学性能;随着ZrO2含量的增加,复合材料的抗压强度随之增加,硬度和断裂韧性先增后减;当ZrO2含量为20%时,室温抗压强度、硬度以及断裂韧度分别为1857 MPa、1235 HV0.5和6.8 MPa·m1/2,与纯MoSi2相比,分别提高102%、19.8%和116%;经500℃氧化300 h后,复合材料氧化后的质量增加量是纯MoSi2的1/10左右.