在諸多高溫結(jié)構(gòu)材料中,MoSi_2以其較高的熔點(diǎn),優(yōu)異的高溫抗氧化性和較低的密度,引起了廣泛的關(guān)注和深入的研究,被認(rèn)為是極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Φ母邷亟Y(jié)構(gòu)候選材料。然而,MoSi_2存在室溫韌性差、高溫易蠕變以及500℃時(shí)“瘟疫粉化”問(wèn)題,目前主要通過(guò)復(fù)合化與合金化方式對(duì)MoSi_2基復(fù)合材料進(jìn)行強(qiáng)韌化。本文針對(duì)MoSi_2室溫韌性低的問(wèn)題,提出利用原位合成的方式分別將MoB、SiC;ZrB_2、SiC;TiB_2、TiC三組第二相顆粒引入二硅化鉬基體,開(kāi)展復(fù)相強(qiáng)韌化MoSi_2材料的研究。經(jīng)過(guò)熱力學(xué)計(jì)算,可以確認(rèn)xMoSi_2-0.4MoB-0.1SiC(x=1,0.75,0.5,0.25)、xMoSi2-0.2ZrB2-0.1Si C(x=1.0,1.5,2.0)以及xMoSi2-0.2TiB2-0.1TiC(x=1.0,1.5,2.0)體系可以通過(guò)高溫自蔓延燃燒合成的方式進(jìn)行制備。在xMoSi_2-0.4MoB-0.1SiC體系中,隨著MoSi_2設(shè)計(jì)生成量的降低,自蔓延燃燒合成溫度有逐漸降低的趨勢(shì),而xMoSi_2-0.2ZrB_2-0.1SiC與xMoSi_2-0.2TiB_2-0.1TiC體系隨著MoSi_2設(shè)計(jì)生成比例的減小,自蔓延燃燒合成溫度有明顯上升的趨勢(shì);這三種體系的燃燒合成機(jī)制可歸類(lèi)為溶解-析出機(jī)制;xMoSi_2-0.4MoB-0.1SiC與xMoSi_2-0.2ZrB_2-0.1SiC體系的燃燒合成產(chǎn)物分別通過(guò)真空熱壓設(shè)備以及小型放電等離子設(shè)備燒結(jié)致密化。X射線(xiàn)圖譜分析表明三者產(chǎn)物主要為MoSi_2基體相,第二相強(qiáng)化相分別為MoB和SiC,ZrB_2和SiC,TiB_2和TiC;第二相衍射峰強(qiáng)度隨著MoSi_2設(shè)計(jì)生成比例的減少而增強(qiáng)。它們的力學(xué)性能都會(huì)隨著第二相顆粒的添加而得到改善:0.25MoSi_2-0.4MoB-0.1SiC復(fù)合材料為例,抗彎曲強(qiáng)度為827 MPa,維氏硬度為15.2 GPa,斷裂韌性為7.0 MPa m~(1/2);1.0MoSi_2-0.2ZrB_2-0.1SiC為例,維氏硬度為14.0 GPa以及斷裂韌性為5.5 MPa m~(1/2)。在x MoSi2-0.4MoB-0.1SiC、xMoSi2-0.2ZrB2-0.1SiC與xMoSi2-0.2TiB2-0.1TiC體系中,強(qiáng)化相都成功地通過(guò)原位合成-高溫自蔓延燃燒合成的方式引入到MoSi_2基體材料中,從而實(shí)現(xiàn)了多相復(fù)合化強(qiáng)化MoSi_2的目的。MoB、SiC與ZrB_2、SiC兩種第二相可以起到雙重增韌以及強(qiáng)化的作用。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TB33
【部分圖文】：

圖 1-1 Mo-Si 二元合金相圖Figure 1-1 The binary phase diagram of Mo-SiMoSi2的基本性質(zhì)與結(jié)構(gòu)（Structure and Properties oi2）oSi2是 Mo-Si 二元系合金中含硅量最高的一種金屬間化合物。由于原子半徑相差不大 (RMo=1.39nm，RSi=1.17 nm)，電負(fù)性又比較接近了具有嚴(yán)格化學(xué)成分配比的道爾頓(Daltonide) 型金屬間化合物[48]。 C11b型體心正方結(jié)構(gòu)，空間群為 14/mmm[47]。二硅化鉬的晶胞結(jié)構(gòu)可知，金屬 Mo 原子之間形成了金屬鍵，Si 原共價(jià)鍵，而 Mo-Si 原子形成的鍵則具有兩種鍵共有的特征[49]。因此說(shuō)，MoSi2具有共價(jià)化和金屬鍵兩者共存的特征，也就意味著 MoS也有陶瓷的特性，因此被稱(chēng)為金屬陶瓷，表 1-1 列出了 MoSi2的基0-52]。表 1-1 MoSi2的基本物理特點(diǎn)Table1-1 The physical properties of MoSi2

圖 1-2 MoSi2的晶胞結(jié)構(gòu)Figure 1-2 The crystal structure of C11band C40 MoSi21.5 MoSi2基復(fù)合材料的強(qiáng)韌化研究進(jìn)展（Recent Researchof Reinforcement Mechanism of MoSi2Matrix Composites）1.5.1 MoSi2的復(fù)合化MoSi2復(fù)合化往往是通過(guò)添加第二相成分或者原位合成等方式，例如添加SiC、TiC、ZrO2、Al2O3、TiB2[53-58]，強(qiáng)韌化機(jī)理主要是基于細(xì)晶強(qiáng)化、纖維增韌、第二相顆粒強(qiáng)化、原位合成強(qiáng)化等機(jī)理。Huang 等[59]將 MoSi2與 Al2O3粉末通干式與濕式兩種方式球磨混合，在通過(guò)熱壓燒結(jié)致密化；干式球磨的比濕式球磨的相對(duì)密度偏低（93 %左右），相對(duì)應(yīng)濕式球磨的抗彎曲強(qiáng)度的更高，MoSi2體積分?jǐn)?shù)為 29.8 %，最高為 471 MPa。Kumar 等[60]研究了壓力、燒結(jié)溫度以及添加 MoSi2的體積分?jǐn)?shù)對(duì)熱壓制備MoSi2-B4C 復(fù)合陶瓷的力學(xué)性能影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在添加 30%體積分?jǐn)?shù)的 MoSi2、50 MPa 壓力、1900 ℃條件下燒結(jié)，顯微硬度最大值為 35.1 GPa，斷

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)流程圖Figure 2-1 The experimental diagram in present research本實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)驗(yàn)流程及步驟如圖 2-2：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2821067