Mo-Al系材料的制备、组织与性能

发布时间：2017-08-04 02:04

  本文关键词：Mo-Al系材料的制备、组织与性能

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【摘要】：以Mo、Al、Si元素粉末为原料,采用燃烧合成工艺制备了名义成分分别为Mo_3Al_8、Mo_3Al_(7.5)Si_(0.5)、Mo_3Al_7Si_1、Mo_3Al_(6.5)Si_(1.5)和Mo_3Al_6Si_2的五种不同成分的Mo-Al系合金,分析了燃烧合成过程中粉末压坯的燃烧模式、燃烧温度以及产物组成,采用燃烧波淬熄方法探究了Mo_3Al_8的微观结构演变机制。结果表明:五组成分燃烧合成反应模式均为非稳态燃烧。XRD结果表明:五组成分合金主要相均为Mo_3Al_8;当有Si加入时,产物中出现Mo(Si,Al)_2和MoAl_4相,且随着Si含量的增加,Mo(Si,Al)2和MoAl_4相的峰强度逐渐增强;Mo_3Al_8衍射峰随着Si含量的增加不同程度地向高角度偏移,在Mo_3Al_7Si_1试验中偏移达到最大值。SEM结果表明:五组成分燃烧合成产物均为多孔结构,且产物形貌由圆球状向长条状转变。淬熄结果表明:Mo-Al燃烧合成过程属于固-液反应。以燃烧合成产物为原料,采用真空热压烧结工艺获得了致密的Mo_3Al_(8-x)Si_x合金材料,研究了Si含量对Mo_3Al_8力学性能的影响,结果表明,真空热压烧结Mo_3Al_(8-x)Si_x合金的主要组成相仍为Mo_3Al_8相和少量MoAl_4、Mo(Si,Al)2、Mo Al及Al_2O_3相,随着Si含量的增加,富Mo相MoAl逐渐减少到消失,而MoAl_4、Mo(Si,Al)_2等相逐渐增多。真空热压烧结Mo_3Al_(8-x) Si_x合金的致密度均达到96%以上,Si元素的添加使试样的致密度呈现出先增加后略微下降的趋势,当x=1.5时,致密度达到最大值98.2%。随着Si含量的增加,试样的抗弯强度、断裂韧性与维氏硬度均表现出递增的变化趋势,而电阻率持续减小。当x=2时,抗弯强度、断裂韧性与维氏硬度均达到了最大值,分别为:523 MPa、4.56 MPa·m1/2和7.88 GPa。研究热压Mo_3Al_(8-x)Si_x试样分别在1423 K的预氧化特征和在923 K的氧化行为。预氧化结果表明,Mo_3Al_(8-x)Si_x材料氧化产物均为Al_2O_3,五组试样氧化表面均匀覆盖着片状Al_2O_3,氧化膜较为致密,且有Si添加的试样氧化膜厚度高于Mo_3Al_8。923 K氧化结果表明,原始试样和预氧化处理试样均表现为氧化失重,且随着Si含量的增加而减小,在Mo_3Al_6Si_2试验中达到最小值,分别为-1.7×10-3Kg m-2和-0.9×10-3 Kg m-2。预氧化处理试样的动力学曲线更为缓和,氧化失重也相对较少。原始试样在923 K氧化产物均为Al_2O_3,Mo_3Al_8试样表面生成了一层0.6μm的Al_2O_3膜,而其他组分仅有少量Al_2O_3生成。预氧化处理试样在923K氧化后,氧化形貌与产物均未发生明显变化。所有试样在923 K氧化后均未发生Pest现象。
【关键词】：燃烧合成 金属间化合物 钼铝合金 力学性能 氧化性能
【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】：TG146.412
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-16
• 1 绪论16-26
• 1.1 Mo_3Al_8的晶体结构和物理性能18-19
• 1.2 Mo_3Al_8材料的应用及存在问题19-20
• 1.3 Mo_3Al_8材料的合金化20-21
• 1.4 金属间化合物的Pest氧化现象21-22
• 1.5 金属间化合物的制备方法22-24
• 1.6 燃烧波淬熄实验24-25
• 1.7 本文研究目的、意义及主要研究内容25-26
• 2 实验材料及方法26-34
• 2.1 粉末原料与成分设计26
• 2.2 实验设备26-27
• 2.3 实验流程27
• 2.4 燃烧合成实验27-28
• 2.5 Mo_3Al_8淬熄实验28-29
• 2.6 真空热压烧结29-30
• 2.7 样品表征30
• 2.8 性能表征30-34
• 3 Mo-Al系合金的燃烧合成34-43
• 3.1 燃烧产物XRD分析34-35
• 3.2 燃烧模式35-37
• 3.3 燃烧反应温度37-38
• 3.4 燃烧产物的微观形貌38-39
• 3.5 Mo_3Al_8的淬熄及组织演变39-42
• 3.6 本章小结42-43
• 4 Mo_3Al_(8-x)Si_x合金的真空热压及组织性能43-53
• 4.1 物相分析与微观形貌43-45
• 4.2 材料的致密度45-46
• 4.3 弯曲强度与断口形貌46-48
• 4.4 断裂韧性与维氏硬度48-51
• 4.5 电阻率51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 Mo_3Al_(8-x)Si_x合金的中温氧化与高温预氧化53-63
• 5.1 高温预氧化处理后表面物相分析与微观形貌53-57
• 5.2 中温氧化氧化动力学57-58
• 5.3 中温氧化氧化层物相分析与微观形貌58-61
• 5.4 中温氧化氧化断口微观形貌61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 结论63-65
• 参考文献65-71
• 作者简历71-73
• 学位论文数据集73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 颜建辉;李益民;张厚安;唐思文;;La_2O_3-Mo_5Si_3/MoSi_2复合材料的力学性能和高温氧化行为[J];中国有色金属学报;2006年10期

2 孙扬善;Fe_3AL基金属间化合物的性能和应用前景[J];机械科学与技术;1997年04期

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本文编号：617259