微波誘導燃燒原位合成Nb-Nb5Si3復合材料.pdf

1、微波誘導燃燒合成是近年來一個引起廣泛關(guān)注的新領(lǐng)域。微波引燃的燃燒反應(yīng)中，胚體的內(nèi)部先點燃，然后燃燒波再很快速的向外傳播，這就使得微波輔助燃燒合成所制備的產(chǎn)品的形態(tài)與常規(guī)燒結(jié)的截然不同，且反應(yīng)物的轉(zhuǎn)換更為徹底。目前，國內(nèi)外還未有微波加熱應(yīng)用于制備Nb/Nb5Si3 復合材料的相關(guān)報道。本文以純Nb、Si粉末壓坯為原料，通過微波輔助燃燒合成（MACS）方法制備了Nb/Nb5Si3 復合材料。
　　 實驗過程中優(yōu)化了微波燒結(jié)工藝，成功

2、解決了實驗過程中存在的試樣氧化、開裂、升溫極限值問題，且研究了成型壓力、球磨時間、燒結(jié)溫度、保溫時間等工藝參數(shù)及Si 含量、合金化元素Al、Mo 含量等成分因數(shù)對Nb-Si 合金顯微結(jié)構(gòu)、致密度和抗彎強度的影響。使用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X 射線衍射儀（XRD）和電子探針微區(qū)分析(EPMA)等現(xiàn)代分析手段對試驗結(jié)果進行分析測試。
　　 研究表明：
　　 （1）通過優(yōu)化微波燒結(jié)工藝，將試樣埋入配比為40％

3、Al2O3，58％SiC，2％C（wt.％）的埋燒粉末中進行燒結(jié)，可以有效的解決實驗過程中存在的試樣氧化、開裂、升溫極限值問題。
　　 （2）壓制壓力、球磨時間、燒結(jié)溫度、保溫時間等工藝參數(shù)對Nb-Si 合金組織結(jié)構(gòu)和性能有很大的影響。在顯微結(jié)構(gòu)方面，隨著球磨時間的延長，試樣燒結(jié)后的產(chǎn)物的主相由β-Nb5Si3 變?yōu)镹b0.81Si0.19 相，試樣的顯微組織越均勻，晶粒越細小。隨著燒結(jié)溫度的提高，α-Nb5Si3 相衍射峰的強

4、度減弱，β-Nb5Si3 相衍射峰的強度增強，試樣在1450℃燒結(jié)并在該溫度下保溫30min，其的顯微組織最均勻。在壓制壓力為600MPa，球磨時間為20h，燒結(jié)溫度為1450℃，保溫時間為30分鐘的情況下，試樣致密度最高，抗彎強度較好。
　　 （3）Si、Al、Mo 元素的含量對Nb-Si 系復合材料顯微結(jié)構(gòu)及力學性能產(chǎn)生很大影響。Si 含量的增加，燒結(jié)溫度的提高促使硅化物Nb5Si3的晶型α-Nb5Si3 向β-Nb5Si3

5、轉(zhuǎn)變，但硅化物Nb5Si3 最后以什么形式存在，主要取決于合金成分中Si 含量的影響。
　　 合金元素Al、Mo的加入可以影響Nb-Si 系復合材料的顯微結(jié)構(gòu)及力學性能。在相組成方面，Al、Mo的加入一方面改善硅化物β-Nb5Si3的穩(wěn)定性，另一方面可以消除亞穩(wěn)相Nb3Si。在顯微組織方面，合金 Al的添加使Nb/Nb5Si3 復合材料呈現(xiàn)β-Nb5Si3 相包裹Nb 相，接近于球形的特殊結(jié)構(gòu)，而Mo的添加使Nb-Si-Mo 系