二硅化钼基复合材料的合成、组织与性能

发布时间：2017-04-15 01:04

  本文关键词：二硅化钼基复合材料的合成、组织与性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Mo Si2以其较高的熔点和优异的高温抗氧化性等优点被认为是一种极具潜力的高温结构候选材料。针对Mo Si2低温韧性差、高温易蠕变和500℃下加速氧化(Pest)等缺点,目前主要有合金化和复合化等方式对其进行改进和增强。本文提出了原位合成Nb、Co、Ni合金化并通过铝热反应引入Al2O3第二相协同强化的思路,通过燃烧合成方法制备了(Mo X)Si_2-Al_2O_3(X=Nb,Co,Ni)系列Mo Si2基陶瓷复合材料。提出了在Mo-Si燃烧合成中添加B4C原位合成Mo B及Si C的思路,制备了不同配比的Mo Si2-Mo B-Si C系列复相陶瓷。在(Mo Nb)Si_2-Al_2O_3体系中,随着铝热反应引入Al2O3的增多,燃烧波蔓延速度逐渐提高,燃烧合成温度逐渐升高。X射线衍射结果显示(Mo X)Si_2-Al_2O_3(X=Nb,Co,Ni)各个体系燃烧合成产物相结构主要为Mo Si2和微量的Mo5Si3,铝热反应引入Al2O3后的产物中发现少量Al2O3衍射峰。在Mo Si2-Mo B-Si C体系中,随着B4C添加量的增多,燃烧波蔓延速度逐渐降低,燃烧合成温度逐渐降低,和绝热温度计算结果一致。Mo Si2-Mo B-Si C体系的燃烧合成产物为Mo Si2、Mo B和Si C三相混合物,且Mo B相对含量随着B4C添加量的增多而提高。将燃烧合成产物热压为致密的块体材料并对其微观组织结构、力学性能等进行分析。和纯Mo Si2相比,Nb、Co和Ni合金化后(Mo X)Si2(X=Nb,Co,Ni)成分的抗弯强度没有明显变化,维氏硬度由于固溶软化的作用而降低,断裂韧性有所提高。随着铝热反应引入Al2O3的逐渐增多,热压块体的抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性逐渐升高,以(Mo Nb)Si_2-Al_2O_3为例,(Mo Nb)Si2-10 mol%Al2O3成分的力学性能达到最高值:抗弯强度742 MPa,维氏硬度11.3 GPa,断裂韧性3.4MPa.m1/2。另外,Mo5Si3和Mo Si2相比更容易固溶合金化元素Nb、Co和Ni形成固溶体。Mo Si2-Mo B-Si C体系热压块体抗弯强度随着B4C添加量的增加而有微量提高,维氏硬度和断裂韧性随着B4C添加量的增加而逐渐提高,其中Mo Si2-0.4Mo B-0.1Si C成分的力学性能达到最佳值:抗弯强度537 MPa,维氏硬度12.5 GPa,断裂韧性3.8 MPa.m1/2。(Mo X)Si_2-Al_2O_3(X=Nb,Co,Ni)各个体系通过铝热反应的方式引入Al2O3一方面可以作为第二相增强基体的力学性能,另一方面有效抑制脆性Si O2玻璃相的生成,起到双重增强的作用。Mo Si2-Mo B-Si C体系中形成的细晶Si C可以分布在Si O2玻璃相内,对玻璃相起到增强的作用,进而增强材料的力学性能。
【关键词】：陶瓷基复合材料 二硅化钼 燃烧合成 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.758.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-29
• 1.1 硅化物金属间化合物18-19
• 1.2 Mo-Si系金属间化合物19-20
• 1.3 MoSi_2的结构与特征20-21
• 1.4 MoSi_2基复合材料的强韧化研究进展21-24
• 1.5 MoSi_2及其复合材料的制备方法24-26
• 1.6 MoSi_2及其复合材料的应用26-28
• 1.7 本文主要研究内容28-29
• 2 实验材料及方法29-36
• 2.1 实验原料和配比29-30
• 2.2 实验仪器设备30
• 2.3 技术流程30-32
• 2.4 燃烧合成32-33
• 2.5 真空热压烧结33
• 2.6 样品表征33-36
• 3 (MoX)Si_2-Al_2O_3 (X=Nb, Co, Ni)的燃烧合成36-44
• 3.1 燃烧模式37-39
• 3.2 燃烧合成温度39-40
• 3.3 燃烧合成产物相结构40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 真空热压(MoX)Si_2-Al_2O_3 (X=Nb, Co, Ni)的组织与力学性能44-59
• 4.1 热压(MoX)Si_2-Al_2O_3 (X=Nb, Co, Ni)的微观组织分析44-51
• 4.2 热压(MoX)Si_2-Al_2O_3 (X=Nb, Co, Ni)的力学性能分析51-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 MoSi_2-MoB-SiC陶瓷的合成与性能59-78
• 5.1 实验设计59-60
• 5.2 MoSi_2-MoB-SiC体系反应热力学60-63
• 5.3 MoSi_2-MoB-SiC体系燃烧合成反应过程63-67
• 5.4 MoSi_2-MoB-SiC体系热压块体微观组织结构与力学性能67-76
• 5.5 本章小结76-78
• 6 结论78-80
• 参考文献80-89
• 作者简历89-92
• 学位论文数据集92

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周雪梅;张伟禄;史小妮;;4.0G-PAMAM(树状聚酰胺-胺)的合成和表征[J];辽宁化工;2011年02期

2 申文杰,周敬来,张碧江;F-T合成产物分布的数理统计处理[J];煤炭转化;1993年03期

3 董晋湘,刘光焕,高瑞娟,徐红;在极浓体系中合成中孔(MESOPOROUS)Si-MCM-41分子筛及其性质[J];无机化学学报;1997年04期

4 何，

本文编号：307228