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直接浸渗法制备MoSi_2/SiC复合材料及材料性能研究

刘小磐  
【摘要】: MoSi_2/SiC复合材料因其具有优异的高温强度,抗氧化性,良好的热震性和耐腐蚀性而有望广泛应用于高温领域。但是由于MoSi_2/SiC复合材料的制备工艺复杂限制了该材料的应用。直接浸渗法制备MoSi_2/SiC复合材料时,具有工艺简单,浸渗时保持预型件形状和尺寸基本不变的独到优点,这对于该材料的实用化具有十分重要的理论和实际意义。 将C质坯体在1500℃左右制得RBSC(反应烧结SiC)材料,采用真空下1800℃脱除RBSC中的残余Si的方法,获得了多孔的SiC坯体,用MoSi_2在2050℃直接浸渗坯体得到了致密的MoSi_2/SiC复合材料。研究发现,由于熔渗体中Si的挥发速度快造成材料物相组成变化,熔渗体与SiC坯体反应析出Mo_5Si_3C、Mo_5Si_3相阻塞坯体毛细管,使烧结体中产生气孔。复合材料中MoSi_2相和SiC相的含量可以通过调整坯体的碳含量在较广泛的范围内调节,要获得可渗性良好的SiC坯体,原始坯体中碳含量必须低于临界值0.78 gcm~(-3),碳含量越低排硅后获得的SiC坯体中的孔隙骨架越粗大,有利于MoSi_2浸渗。将排硅后的SiC坯体在1800℃长时间保温有利于去除SiC表面的SiO_2,提高复合材料的致密性。 另外,尝试了用MoSi_2在2050℃下浸渗直接由SiC粉体成型的坯体制备MoSi_2/SiC复合材料。采用SiC颗粒的级配有利于提高坯体密度,但是降低烧结体的致密度。SiC坯体的成型工艺对于烧结体的致密度无明显影响,但是坯体越均匀,MoSi_2相的分布越均匀。 文中研究了MoSi_2/SiC复合材料的室温力学性能和不同温度下的抗氧化性能。结果表明用直接浸渗法制备的MoSi_2/SiC的复合材料的室温强度和室温下的断裂韧性均高于热压MoSi_2材料。在900℃氧化时,因为MoO_3、CO、CO_2的挥发对氧化膜的破坏作用,无法在材料表面形成致密的SiO_2氧化层,在该温度下复合材料表现为失重。在1300;℃氧化时,材料表面形成了致密的SiO_2、Mo_5Si_3氧化层,复合材料先表现为失重,后表现为增重。


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