原位SiC颗粒增强MoSi基复合材料的研究

摘要

二硅化钼(MoSi2)是结构与键合特征介于金属和陶瓷材料之间的一种金属间化合物，它既可以作为功能材料应用，也可作为结构材料应用，因而成为近几十年来材料科学与工程研究的热点材料之一，其制造工艺也随之不断得到改进。 本文在国内外对MoSi2合金化及复合化研究的基础上，根据原位复合的基本思想，通过原粉的原位反应高温热压一次复合(工艺Ⅰ)以及原粉原位反应、研磨后再高温热压复合(工艺Ⅱ)两种方法，制备了不同体积百分含量SiC颗粒(SiCp)增强的MoSi2基复合材料，利用室温三点弯曲试验、维氏压痕试验以及氧化试验测试了所制备试样的室温力学性能和抗氧化性能，并采用X射线衍射、光学显微分析、扫描电镜等手段分析了原粉的成分，观测了试样的显微组织、断口形貌以及压痕形貌，从而对比了工艺Ⅰ和工艺Ⅱ这两种制备SiCp/MoSi2复合材料的方法，探讨了原位反应生成的SiC颗粒对MoSi2基复合材料的强韧化效果与机制。 研究结果表明：采用工艺Ⅰ制备SiCp/MoSi2复合材料是可行的，在原粉成分相同的条件下，工艺Ⅰ制得的试样在性能和显微结构方面与工艺Ⅱ的基本相同，且工艺Ⅰ的操作过程更为简便，节省了时间和能源；由于原位生成的SiC颗粒阻碍了MoSi2颗粒的生长，因此SiCp/MoSi2复合材料试样的显微组织比纯MoSi2试样细小，所以SiCp/MoSi2复合材料试样的室温力学性能比纯MoSi2试样有了较大提高，并在一定范围内随SiCp体积含量的增加而增加，其中含40vol﹪SiCp复合材料的室温抗弯强度最高，含50vol﹪SiCp复合材料的室温断裂韧性最好；SiCp的生成提高了复合材料的致密度，但SiCp体积含量高于10﹪后致密度开始下降；SiCp/MoSi2试样的断口表现为沿晶断裂和准解理断裂的混合形式；复合材料的强化机制是细晶强化和弥散强化，韧化机制是细晶韧化、桥接增韧以及脆性相的减少和消除；400℃～600℃时，纯MoSi2试样的抗氧化性能强于SiCp/MoSi2复合材料，800℃～1200℃时，SiCp/MoSi2复合材料的抗氧化性能强于纯MoSi2。 通过本文的研究，可以预计采用Mo-Si-C三元素粉末制备SiCp/MoSi2复合材料的原位反应高温热压一次复合工艺具有较大的发展潜力。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

第2章 原位反应热压复合MoSi2及SiCp/MoSi2的显微结构与性能

第3章 原位反应热压一次复合MoSi2及SiCp/MoSi2的氧化行为研究

第4章 原位反应热压一次复合MoSi2及SiCp/MoSi2的断裂行为研究

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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