Nb合金化及SiC復(fù)合化MoSi2的制備與性能研究.pdf

1、MoSi2以其較高的熔點(diǎn)和良好的高溫抗氧化性等優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是一種極具開(kāi)發(fā)潛力的高溫結(jié)構(gòu)候選材料,但是存在室溫脆性差和高溫易蠕變?nèi)毕?。針?duì)低溫脆性問(wèn)題,本文以Nb單一合金化和Nb合金化協(xié)同SiC復(fù)合化MoSi2為思路,采用燃燒合成技術(shù)制備了(Mo,Nb)Si2合金,并研究了燃燒合成特征和產(chǎn)物相組成,運(yùn)用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)使其致密化,并探討了真空熱壓工藝對(duì)合金組織性能影響,研究了Nb單一合金化和Nb合金化協(xié)同SiC復(fù)合化MoSi2的組織及其性

2、能。
　　以Mo、Nb、Si元素粉末為原料,通過(guò)燃燒合成技術(shù)制備了(Mo1-x,Nbx)Si2合金。燃燒合成模式表明,Mo-Nb-Si體系的燃燒模式大多是非穩(wěn)態(tài)燃燒,主要是以螺旋方式和振蕩方式向下傳播。Nb合金化促進(jìn)了MoSi2燃燒合成反應(yīng)的放熱,隨著Nb含量的增加,燃燒溫度整體表現(xiàn)出逐漸上升趨勢(shì),燃燒波蔓延速度表現(xiàn)出逐漸降低趨勢(shì)。XRD圖譜結(jié)果表明,在Nb加入量x≤0.07時(shí),燃燒合成產(chǎn)物為固溶有Nb的C11b相,當(dāng)Nb含量x=

3、0.09時(shí),出現(xiàn)極少量的NbSi2相,存在過(guò)飽和固溶現(xiàn)象。
　　真空熱壓工藝的研究表明,在保溫時(shí)間90min下燒結(jié)溫度的增加使(Mo0.97,Nb0.03)Si2合金致密度升高,硬度和斷裂韌性下降,彎曲強(qiáng)度先緩慢增加后驟減;在燒結(jié)溫度1400℃下保溫時(shí)間的延長(zhǎng)使(Mo0.97,Nb0.03)Si2合金硬度、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì),對(duì)致密度無(wú)顯著影響。綜合,真空熱壓的最佳工藝參數(shù):燒結(jié)溫度1400℃,保溫時(shí)間90min

4、。
　　以燃燒合成產(chǎn)物為原料,采用真空熱壓最佳工藝制備了致密的(Mo1-x,Nbx)Si2合金和10％SiC/(Mo1-x,Nbx)Si2復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了熱壓材料室溫力學(xué)性能,結(jié)果表明:隨著Nb含量的增加,(Mo1-x,Nbx)Si2合金硬度下降,彎曲強(qiáng)度先驟降后緩慢增加,斷裂韌性先增后降,在成分為(Mo0.99,Nb0.01)Si2時(shí)性能最佳,彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性分別為357 MPa和3.48 MPa·m1/2;10%SiC的