MoSi2-Al2O3復合材料燃燒合成與組織性能研究.pdf

1、針對MoSi2基高溫結構材料存在的性能差的缺點,設計了原位合成法和直接復合化法兩種思路,利用燃燒合成方法合成了MoSi2/xvol.％Al2O3復合材料,并通過真空熱壓燒結技術制備了致密的MoSi2/xvol.%Al2O3復合材料塊體材料。研究了燃燒模式、燃燒絕熱溫度和燃燒產(chǎn)物相組成及組織形貌;對MoSi2/xvol.%Al2O3復合材料在不同燒結溫度下的致密度、顯微組織、電阻率、硬度、彎曲強度和斷裂韌性等性能進行了研究,并探討了復合材

2、料的強韌化機制。
　　燃燒合成產(chǎn)物物相表明:通過原位燃燒合成法和直接復合化法成功合成了MoSi2/xvol.%Al2O3復合材料。對于原位燃燒合成法,隨著復合化Al2O3體積分數(shù)的增加即添加Al的量的增加,燃燒模式由非穩(wěn)態(tài)燃燒轉變?yōu)榉€(wěn)態(tài)燃燒,且燃燒耗時逐漸增加,燃燒溫度逐漸增高。而直接復合化法的燃燒模式均為非穩(wěn)態(tài)燃燒模式,且隨著復合化納米Al2O3體積分數(shù)的增加,燃燒耗時增加,燃燒溫度降低。
　　以燃燒合成產(chǎn)物為原料,采用真

3、空熱壓燒結技術成功制備了相對密度達到95%以上的復合材料,在相同成分的情況下材料的相對密度隨著燒結溫度的升高而增大。電阻率隨著燒結溫度的升高而降低,且隨著復合化Al2O3體積分數(shù)的增加而增大。顯微形貌及能譜分析表明合成復合材料主要由灰色的MoSi2基體相,白色的Mo5Si3相和黑色的Al2O3相組成。
　　力學性能結果表明:1)原位合成的MoSi2/xvol.%Al2O3復合材料,復合化Al2O3體積為5%和10%時,在1300℃

4、和1400℃時性能均得到提高,在1500℃和1600℃時,只有斷裂韌性有所提高;復合化Al2O3體積為15%時材料的性能有所下降,在1400℃下燒結得到的MoSi2/5 vol.%Al2O3復合材料性能最好,彎曲強度和斷裂韌度分別提高了32.4%和36.4%;此外添加過量Al得到的復合材料彎曲強度和斷裂韌度均有提高,MoSi2/10 vol.%Al2O3的性能較好,彎曲強度和斷裂韌度分別提高了28.6%和56.3%。2)納米Al2O3直

5、接復合化合成的MoSi2/xvol.%Al2O3和Mo(Si0.95Al0.05)2/xvol.%Al2O3復合材料,彎曲強度和斷裂韌度均得到很大提高,且復合化5%納米Al2O3時性能較好,MoSi2/5 vol.%Al2O3復合材料的彎曲強度和斷裂韌性分別提高了45.2%和39.2%,Mo(Si0.95Al0.05)2/5 vol.%Al2O3復合材料的彎曲強度和斷裂韌度分別提高38.4%和45.8%。復合材料的主要強化機制為細晶強化