一种制备纳米SiC增强MoSi

摘要

一种制备纳米SiC增强MoSi

说明书

技术领域

本发明属于无压法高性能SiC增强MoSi₂基复合材料制备的技术领域，具体涉及一种制备纳米SiC增强MoSi₂复合材料的方法。

背景技术

SiC具有很高的高温强度和抗氧化能力，而且与MoSi₂具有良好的化学相容性及热力学稳定性，因而SiC增强MoSi₂复合材料的强韧性可以得到较大程度的改善，而且还表现出比纯MoSi₂更好的高温抗氧化性。MoSi₂基体中加入SiC增强相不但能使其室温性能较单相材料大幅增加，而且高温力学性能通常也得到改善。所以SiC被认为是很有希望的MoSi₂基复合材料的增强相。

大量的研究表明，纳米SiC增强复合材料，其强度和断裂韧性将大幅增加。纳米MoSi₂-SiC复合材料可以通过热压和粉末冶金技术制备，其原料是细颗粒的MoSi₂粉末和纳米尺寸的商用SiC颗粒。但是，这种机械强制复合法存在着基体粉末容易污染、增强相分布难以均匀等问题。同时，由于加压烧结只能制备简单形状的产品，而且现有的该复合材料制备方法工艺都比较复杂，流程也比较长。因此，各国科学家在努力提高材料性能的同时，同样面临一个重要问题，就是如何使制备方法贴近实用化。

反应熔渗方法制备复合材料具有界面清洁、适用性强，致密性高及净尺寸成型的特点。但现有的反应熔渗法MoSi₂基复合材料制备中，易出现样品开裂、变形、重复性差等现象。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有反应熔渗法MoSi₂-SiC复合材料制备中样品易出现开裂、变形、重复性差等现象而存在的瓶颈现象，提供一种制备纳米SiC增强MoSi₂复合材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的制备纳米SiC增强MoSi₂复合材料的方法，具体步骤如下：

（1）将8-12重量份的、粒度为400目的C粉和75-85重量份的、粒度为400目的Mo粉在滚筒式混料机里进行混合得主体粉，混料时间为2-4小时；

（2）将8-15重量份的SiC和0.5-2重量份的酚醛树脂混合均匀并机械合金化得辅助增强相； 

（3）将步骤（2）得到的辅助增强相和步骤（1）主体粉混合均匀，并压制成坯料；

（4）将该坯料放入真空烧结炉中，反应熔渗硅，从而形成SiC增强MoSi₂基复合材料。

步骤（2）中所述机械合金化的的球磨时间为20-28小时。

步骤（4）的烧结工艺为：升温速度为20℃/min，真空度为≥10^-2Pa，升温至1550℃，通入氩气，保温30分钟，然后升温至1650℃，抽真空，后随炉冷却。

本发明通过在反应熔渗技术中引入高能湿磨工艺，使得碳源和辅助加入的SiC颗粒能够浑然一体，又极大程度地使之细化，甚至纳米化，并紧密的结合且弥散分布。当该介质辅助加入到Mo+C原料中，大大降低了Si + C → SiC ，和 Mo +Si →MoSi₂反应的剧烈程度，从而减小了目前在试验中出现的样品开裂、变形、重复性差等现象，是一种可供工业化规模制备MoSi₂基复合材料的方法。

具体实施方式

实施例1

本实施例的制备纳米SiC增强MoSi₂复合材料的方法，具体步骤如下：

（1）将8重量份的、粒度为400目的C粉和80重量份的、粒度为400目的Mo粉在滚筒式混料机里进行混合得主体粉，混料时间为3小时。

（2）将15重量份的SiC和1重量份的酚醛树脂混合均匀并机械合金化得辅助增强相，球磨时间为24小时。

（3）将步骤（2）得到的辅助增强相和步骤（1）主体粉混合均匀，在2MPa的压力下压制成型为尺寸为5×5×40mm的长条状。

（4）将该坯料放入真空烧结炉中，并进行反应熔渗硅的烧结。升温速度为20℃/min，真空度为≥10^-2Pa，升温至1550℃，通入氩气，保温30分钟，然后升温至1650℃，抽真空，后随炉冷却。

所烧成试验经过打磨，测其力学性能。其抗弯强度为550MPa,组织为纳米SiC增强的复合材料。

实施例2

本实施例的制备纳米SiC增强MoSi₂复合材料的方法，具体步骤如下：

（1）将10重量份的、粒度为400目的C粉和75重量份的、粒度为400目的Mo粉在滚筒式混料机里进行混合得主体粉，混料时间为2小时。

（2）将10重量份的SiC和0.5重量份的酚醛树脂混合均匀并机械合金化得辅助增强相，球磨时间为20小时。

（3）将步骤（2）得到的辅助增强相和步骤（1）主体粉混合均匀，在2MPa的压力下压制成型为尺寸为5×5×40mm的长条状。

（4）将该坯料放入真空烧结炉中，并进行反应熔渗硅的烧结。升温速度为20℃/min，真空度为≥10^-2Pa，升温至1550℃，通入氩气，保温30分钟，然后升温至1650℃，抽真空，后随炉冷却。

所烧成试验经过打磨，测其力学性能。其抗弯强度为560MPa,组织为纳米SiC增强的复合材料。

实施例3

本实施例的制备纳米SiC增强MoSi₂复合材料的方法，具体步骤如下：

（1）将12重量份的、粒度为400目的C粉和85重量份的、粒度为400目的Mo粉在滚筒式混料机里进行混合得主体粉，混料时间为4小时。

（2）将8重量份的SiC和2重量份的酚醛树脂混合均匀并机械合金化得辅助增强相，球磨时间为28小时。

（3）将步骤（2）得到的辅助增强相和步骤（1）主体粉混合均匀，在2MPa的压力下压制成型为尺寸为5×5×40mm的长条状。

（4）将该坯料放入真空烧结炉中，并进行反应熔渗硅的烧结。升温速度为20℃/min，真空度为≥10^-2Pa，升温至1550℃，通入氩气，保温30分钟，然后升温至1650℃，抽真空，后随炉冷却。

所烧成试验经过打磨，测其力学性能。其抗弯强度为555MPa,组织为纳米SiC增强的复合材料。