新型MoSi2-AlCr2準(zhǔn)二元系化合物合金的制備與表征.pdf

1、難熔金屬硅化物二硅化鉬(MoSi2)以其高熔點(diǎn)(2030℃)、較低的密度(6.24g/cm3)和優(yōu)異的高溫抗氧化性對(duì)下一代高溫結(jié)構(gòu)材料具有極大的吸引力。早在上個(gè)世紀(jì)五六十年代，以MoSi2為基的電熱元件已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。但是，MoSi2作為高溫結(jié)構(gòu)的基體材料，至今還沒有很好的解決低溫脆性、高溫蠕變和中溫加速氧化等問題?，F(xiàn)已證明，合金化和復(fù)合化是改善MoSi2強(qiáng)韌化的主要方法。本研究就是通過(guò)引入具有優(yōu)良抗氧化性能的Al和Cr合金元

2、素對(duì)MoSi2進(jìn)行合金化改性，以制備具有優(yōu)良性能的MoSi2-AlCr2準(zhǔn)二元系新型合金材料。同時(shí)，由于AlCr2具有比重較低、抗氧化性好，與MoSi2同晶型的優(yōu)點(diǎn)，試驗(yàn)合金可望具有良好的相界匹配性和抗氧化性能。
　　 故此，本論文采用熱壓燒結(jié)法制備了名義成分為MoSi2-xAlCr2的準(zhǔn)二元系系列試驗(yàn)合金，研究了AlCr2含量對(duì)MoSi2微觀結(jié)構(gòu)及其力學(xué)和抗氧化性能的影響，得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：
　　 1.采用熱壓燒結(jié)法制

3、備的以MoSi2為基的MoSi2-AlCr2準(zhǔn)二元系合金，主要物相為MoSi2和Mo(Si，Al)2，試驗(yàn)合金材料的相結(jié)構(gòu)隨著MoSi2中AlCr2含量的增加由C11b型MoSi2逐漸向C40型Mo(Si，Al)2轉(zhuǎn)化，由于試樣中未發(fā)現(xiàn)有游離的單質(zhì)元素Cr存在，故基于同類合金元素互易原理，本文認(rèn)為試驗(yàn)合金中C40型的Mo(Si，Al)2應(yīng)該是C40型(Mo，Cr)(Si，Al)2。
　　 2.隨AlCr2摩爾含量的增加，試驗(yàn)合金

4、不僅平均晶粒細(xì)小，而且組織均勻致密，沒有明顯的氣孔和缺陷。
　　 3.隨AlCr2摩爾含量的增加，材料的顯微硬度和致密度表現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)。30at％AlCr2-MoSi2準(zhǔn)二元系合金具有最佳的綜合性能，其顯微硬度和致密度分別為1100HV和97％。
　　 4.在500℃氧化時(shí)，熱壓燒結(jié)法制備的純MoSi2氧化100h未發(fā)生所謂的“Pesting”現(xiàn)象，具有較好的低溫抗氧化性能。添加與氧親和力強(qiáng)的元素(如Al和Cr

5、元素)有助于提高M(jìn)oSi2材料的低溫抗氧化性，MoSi2-AlCr2準(zhǔn)二元系合金良好的抗氧化能力主要?dú)w因于在其表面生成了連續(xù)致密的Al2O3和Cr2O3保護(hù)膜，阻止了氧化的進(jìn)一步發(fā)生。
　　 5.純MoSi2材料氧化動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律，而添加AlCr2的MoSi2-AlCr2準(zhǔn)二元系合金在20～100h階段，氧化動(dòng)力學(xué)曲線基本上呈水平直線型。氧化100h后，純MoSi2試樣和添加10at％AlCr2的MoSi2-AlCr2