Nb、Al合金化MoSi 2 /SiC复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-08-18 20:15
以Mo、Nb、Si、Al元素粉末为原料,采用燃烧合成法制备名义成分分别为（Mo0.97Nb0.03）（Si0.97Al0.03）2、（Mo0.94Nb0.06）（Si0.97Al0.03）2、（Mo0.91Nb0.09）（Si0.97Al0.03）2与（Mo0.88Nb0.12）（Si0.97Al0.03）2等4种不同Nb含量的合金,研究其燃烧合成行为,分析燃烧合成过程中粉末压坯的燃烧模式、燃烧温度、燃烧波前沿蔓延速率以及产物组成。结果表明:随Nb含量增加,燃烧合成反应模式由螺旋燃烧逐渐转变为稳态燃烧。XRD结果表明:（Mo0.97Nb0.03）（Si0.97Al0.03）2合金主要由Mo Si2构成,含有少量的Mo5Si3;当Nb的含量≥0.06时,开始出现Nb Si2相,并且随着Nb含量的增加Mo5Si3和Nb Si2衍射峰强度进一步增强。SEM结果表明:燃烧合成产物合金为多孔结构。以燃烧合成产物为原料,采用真空热压烧结的工艺获得了致密的（Mo1-xNbx）（Si0.97Al0.03）2块体材料,研究Nb、Al合金元素对Mo Si2的力学性能表明,随着Nb合金元素的添加,试样的致密...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mo-Si二元合金相图
图 1-1 Mo-Si 二元合金相图 图 1-2 C11b型MoSi2晶体结构示意图Fig. 1-1 Binary phase diagram of Mo-Si Fig. 1-2 Crystal structures of C11bMoSi21.1.2 MoSi2的基本性能这种结构的 MoSi2中，Mo-Mo 原子的结合为金属键，Si-Si 原子的结合为共价键，而 Mo-Si 原子间的结合具有金属键和共价键共存的特征，所以 MoSi2又可以称作金属陶瓷，它具有金属和陶瓷的双重特性，主要表现为[11]：(l)足够高的熔点(Tm，2020℃)，若按 0.8Tm估算工作温度，其值在 1600℃以上。(2)适中的比重(6.24 g/cm3)，低于目前航空用 Ni 基合金的比重(8.44 g/cm3)。(3)极好的高温抗氧化性，抗氧化温度可达 1700℃左右，是金属硅化物中最好的，与硅基陶瓷相当。在高温下(>800℃)，MoSi2表面形成一层致密的 SiO2保护层，从而阻止了氧的进一步扩散。然而 MoSi2在 450~550℃有加速氧化即“PEST”现象[16]，但研究表明，“PEST”现象并不是 MoSi2的本质特征。致密(致密度>98%)、无裂纹、少空洞、无应力的 MoSi2材料不会发生“PEST”现象[37]。
硕士学位论文稳定，当同时存在Mo元素和Nb元素时，合金更倾向形成(Mo,Nb)5Si3及β-Nb5Si3固溶体，对电弧熔炼制得的试样，少量Nb促进亚稳相MoSi2的生成，随着Nb的进一步增加亚稳相MoSi2消失，Nb在Mo5Si3中的固溶度远大于在MoSi2中的固溶度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Si多孔材料的燃烧合成与孔隙结构特征[J]. 张华,冯培忠,王建忠,葛渊,吴光志,王晓虹. 稀有金属材料与工程. 2014(07)
[2]Nb、Al共掺杂MoSi2弹性性质的第一性原理计算[J]. 张浩,陈志谦,程南璞,惠群. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
[3]轻质γ-TiAl金属间化合物的研究进展[J]. 林均品,张来启,宋西平,叶丰,陈国良. 中国材料进展. 2010(02)
[4]Si3N4颗粒及SiC晶须强韧化MoSi2复合材料的低温氧化行为[J]. 周宏明,柳公器,肖来荣,易丹青,曾麟. 无机材料学报. 2009(05)
[5]难熔(Mo1-x,Nbx)5Si3合金的制备与组织性能[J]. 陈辉,马勤,石少玉. 特种铸造及有色合金. 2009(05)
[6]MoSi2和WSi2的价电子结构及性能分析[J]. 彭可,易茂中,冉丽萍. 金属学报. 2006(11)
[7]La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的力学性能和高温氧化行为[J]. 颜建辉,李益民,张厚安,唐思文. 中国有色金属学报. 2006(10)
[8]MoSi2基复合材料的室温韧性研究[J]. 桂尤国,徐金富,叶以富. 粉末冶金工业. 2006(02)
[9]NbSi2在1023K氧化动力学和氧化行为的高温原位观察[J]. 张芳,张澜庭,单爱党,吴建生. 中国科学E辑:技术科学. 2006(03)
[10]自蔓延高温燃烧合成MoSi2[J]. 郜剑英,江莞,王刚. 材料科学与工艺. 2005(06)
博士论文
[1]Nb、Al合金化MoSi2的合成、组织与性能研究[D]. 王晓虹.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]Me-Mo-Si（Me=W, Nb）系高温三元金属硅化物的制备与表征[D]. 石少玉.兰州理工大学 2009
本文编号：3350554
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mo-Si二元合金相图
图 1-1 Mo-Si 二元合金相图 图 1-2 C11b型MoSi2晶体结构示意图Fig. 1-1 Binary phase diagram of Mo-Si Fig. 1-2 Crystal structures of C11bMoSi21.1.2 MoSi2的基本性能这种结构的 MoSi2中，Mo-Mo 原子的结合为金属键，Si-Si 原子的结合为共价键，而 Mo-Si 原子间的结合具有金属键和共价键共存的特征，所以 MoSi2又可以称作金属陶瓷，它具有金属和陶瓷的双重特性，主要表现为[11]：(l)足够高的熔点(Tm，2020℃)，若按 0.8Tm估算工作温度，其值在 1600℃以上。(2)适中的比重(6.24 g/cm3)，低于目前航空用 Ni 基合金的比重(8.44 g/cm3)。(3)极好的高温抗氧化性，抗氧化温度可达 1700℃左右，是金属硅化物中最好的，与硅基陶瓷相当。在高温下(>800℃)，MoSi2表面形成一层致密的 SiO2保护层，从而阻止了氧的进一步扩散。然而 MoSi2在 450~550℃有加速氧化即“PEST”现象[16]，但研究表明，“PEST”现象并不是 MoSi2的本质特征。致密(致密度>98%)、无裂纹、少空洞、无应力的 MoSi2材料不会发生“PEST”现象[37]。
硕士学位论文稳定，当同时存在Mo元素和Nb元素时，合金更倾向形成(Mo,Nb)5Si3及β-Nb5Si3固溶体，对电弧熔炼制得的试样，少量Nb促进亚稳相MoSi2的生成，随着Nb的进一步增加亚稳相MoSi2消失，Nb在Mo5Si3中的固溶度远大于在MoSi2中的固溶度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Si多孔材料的燃烧合成与孔隙结构特征[J]. 张华,冯培忠,王建忠,葛渊,吴光志,王晓虹. 稀有金属材料与工程. 2014(07)
[2]Nb、Al共掺杂MoSi2弹性性质的第一性原理计算[J]. 张浩,陈志谦,程南璞,惠群. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
[3]轻质γ-TiAl金属间化合物的研究进展[J]. 林均品,张来启,宋西平,叶丰,陈国良. 中国材料进展. 2010(02)
[4]Si3N4颗粒及SiC晶须强韧化MoSi2复合材料的低温氧化行为[J]. 周宏明,柳公器,肖来荣,易丹青,曾麟. 无机材料学报. 2009(05)
[5]难熔(Mo1-x,Nbx)5Si3合金的制备与组织性能[J]. 陈辉,马勤,石少玉. 特种铸造及有色合金. 2009(05)
[6]MoSi2和WSi2的价电子结构及性能分析[J]. 彭可,易茂中,冉丽萍. 金属学报. 2006(11)
[7]La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的力学性能和高温氧化行为[J]. 颜建辉,李益民,张厚安,唐思文. 中国有色金属学报. 2006(10)
[8]MoSi2基复合材料的室温韧性研究[J]. 桂尤国,徐金富,叶以富. 粉末冶金工业. 2006(02)
[9]NbSi2在1023K氧化动力学和氧化行为的高温原位观察[J]. 张芳,张澜庭,单爱党,吴建生. 中国科学E辑:技术科学. 2006(03)
[10]自蔓延高温燃烧合成MoSi2[J]. 郜剑英,江莞,王刚. 材料科学与工艺. 2005(06)
博士论文
[1]Nb、Al合金化MoSi2的合成、组织与性能研究[D]. 王晓虹.中国矿业大学 2013
硕士论文
[1]Me-Mo-Si（Me=W, Nb）系高温三元金属硅化物的制备与表征[D]. 石少玉.兰州理工大学 2009
本文编号：3350554
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