碳纳米管改性MoSi2复合材料的研制及结构性能研究

采用热压烧结技术制备了碳纳米管（CNTs）改性MoSi2复合材料，在制备过程中发现采用十二烷磺酸基钠（C12H25SO3Na）作为分散剂可以有效地解决碳纳米管的分散问题。利用XRD研究了复合材料的相组成与结构，结果显示加入碳纳米管并没有使材料的物相发生明显改变，其主要物相为四方结构的MoSi2，还有少量的Mo5Si3。利用SEM观察了复合材料的显微组织，研究发现碳纳米管的加入能降低材料的晶粒尺寸，使内部孔隙减小，孔径变小，从而促进了烧结坯块的致密化。     

碳纳米管强韧化二硅化钼复合材料

利用机械合金化(MA)方法合成MoSi2纳米先驱粉体,并对碳纳米管(CNT)进行超声分散,将MoSi2和CNT湿法球磨混合后,采用热压烧结方法制备了CNT/MoSi2复合材料.结果表明,Mo-Si粉末按原子比1∶2混合,以转速510r/min球磨24 h得到杂质含量较低的MoSi2纳米粉体.烧结后材料的相组成分析结果显示,不含CNT的MoSi2材料主要为MoSi2相,同时含有少量Mo5Si3;添加CNT后,复合材料中新增了少量的SiC,Mo5Si3的含量也比非增强MoSi2中高.CNT/MoSi2复合材料强度和韧性较纯MoSi2材料均有提高,含2.5%(质量分数,下同)CNT复合材料的抗弯强度提高了72%,添加1%CNT复合材料的断裂韧性提高了43%.对CNT/MoSi2复合材料显微结构分析发现,CNT细化材料晶粒,CNT的拔出,CNT使裂纹偏转、分支和桥联等机制综合作用提高了复合材料的韧性.细晶强化和弥散强化作用提高了材料强度.     

碳纳米管强韧化二硅化钼复合材料

利用机械合金化（MA）方法合成MoSi2纳米先驱粉体，并对碳纳米管（CNT）进行超声分散，将MoSi2和CNT湿法球磨混合后，采用热压烧结方法制备了CNT／MoSi2复合材料。结果表明，Mo-Si粉末按原子比1：2混合，以转速510r／min球磨24h得到杂质含量较低的MoSi2纳米粉体。烧结后材料的相组成分析结果显示，不含CNT的MoSi2材料主要为MoSi2相，同时含有少量Mo5Si3；添加CNT后，复合材料中新增了少量的SiC，Mo5Si3的含量也比非增强MoSi2中高。CNT／MoSi2复合材料强度和韧性较纯MoSi2材料均有提高，含2．5％（质量分数，下同）CNT复合材料的抗弯强度提高了72％，添加I％CNT复合材料的断裂韧性提高T43％。对CNT／MoSi2复合材料显微结构分析发现，CNT细化材料晶粒，CNT的拔出，CNT使裂纹偏转、分支和桥联等机制综合作用提高了复合材料的韧性。细晶强化和弥散强化作用提高了材料强度。     

碳纳米管增韧二硅化钼金属间化合物的研究

针对MoSi2材料室温韧性差的缺点，开展了对MoSi2室温增韧的研究。采用热压烧结技术制备了碳纳米管改性MoSi2复合材料。研究了不同掺量的碳纳米管对MoSi2材料性能的影响，测试了材料的室温力学性能。研究结果表明，当碳纳米管掺量达到3％（质量分数，下同）时，制备的碳纳米管／MoSi2材料室温综合力学性能达到最优，材料的断裂韧性是纯MoSi2的1．53倍，材料的抗弯强度是纯MoSi2材料的1．56倍，材料的维氏硬度是纯MoSi2的1．28倍。利用SEM观察了断口形貌和裂纹扩展情况，探讨了碳纳米管在MoSi2体系的增韧机制。     

MoSi2基复合材料的摩擦学行为

采用热压烧结工艺,制备了TiC、TiCN和TiB2增强的MoSi2基复合材料.考察了MoSi2基复合材料的力学性能和摩擦学性能,采用扫描电子显微镜观察了复合材料的磨损表面形貌.结果表明MoSi2-TiB2显示出了良好的烧结性能;第2相陶瓷的加入明显地提高了MoSi2的力学性能和摩擦学性能,其中MoSi2-TiC尤为明显.MoSi2磨损表面粗糙,并伴有一些微裂纹;MoSi2-TiC和MoSi2-TiCN磨损表面存在微犁削现象及一些剥落坑;MoSi2-TiB2磨损机制为轻微的磨粒磨损.     

MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的力学性能与烧结工艺的关系

采用低负荷维氏硬度计、电子万能材料试验机、动态热模拟机等研究了机械合金化(MA)与高温自蔓延(SHS)合成的MoSi2-X%(wt)La2O3复合材料的室温硬度、室温断裂韧度和高温屈服强度等力学性能与烧结工艺的关系.结果表明,该复合材料的室温硬度及断裂韧度均随La2O3含量的增加呈先增后略降的规律,其最大值分别为10.7GPa、6.20 MPa*m1/2.在不同温度烧结时,复合材料的断裂韧度值均高于纯MoSi2的断裂韧度值;采用SHS粉末制备的材料中,La2O3起到了一定的高温强化作用.MoSi2-0.8%(wt)La2O3材料具有较好的综合力学性能.     

W的添加对MoSi2显微组织的影响

以Mo、W、Si粉为原料,采用机械活化结合热压烧结的方法制备了不同W含量的MoSi2合金试样.结果表明,合金元素W加入后,其主要物相为MoSi2、(Mo,W)Si2固溶体及少量Mo4.8Si3C0.6碳化物,引起MoSi2显微应变增大,晶粒尺寸减小,从而细化了晶粒,晶粒尺寸在59.7～78.6 nm之间,具有纳米晶结构,强化了基体;随着W含量的增多,MoSi2合金材料的晶格参数和晶格体积增大,晶格密度减小.     

MoSi2对CoCrNiW合金干摩擦磨损性能的影响研究

目的 系统研究MoSi2含量对Co基合金干摩擦磨损性能的影响,以开发摩擦学性能优异的CoCrNiW基复合材料。方法 利用热压烧结技术,设计制备CoCrNiW-MoSi2(质量分数分别为0%、3%、7 %、11%)抗磨复合材料。采用往复式球–盘摩擦磨损试验机,研究不同载荷和滑动速度对复合材料干摩擦磨损性能的影响,进一步优化MoSi2的含量。采用XRD、SEM、EDS等技术分析材料的物相组成、微观结构及磨损形貌。结果 MoSi2的添加有效提高了材料的硬度及致密度,MoSi2质量分数为7%的试样,硬度为386HV。复合材料的物相包括γ–fcc、ε-hcp、MoSi2、CrSi2、Mo1.24Ni0.76、MoSi2.43W0.211相。摩擦系数随载荷和滑动速度的增加而减小,磨损率随载荷的增加而增大,随滑动速度的增加而减小。硅化物硬质颗粒起到了弥散强化作用,提高了磨损表面的承载能力。其中,添加7%和11% MoSi2的试样,磨损率较低且接近,高载和高速下,磨损率较未添加试样分别下降约31.3%和25.5%。适当含量的MoSi2具有一定的减摩性,添加7% MoSi2的试样,摩擦系数始终最低,变化范围为0.24~0.53。结论 CoCrNiW-7wt.% MoSi2表现出了最佳的摩擦学性能,其磨损机理在高载条件下主要为磨粒磨损,在高速条件下主要为磨粒磨损和轻微氧化磨损。     

原位合成SiC/MoSi2复合材料的研究

以Mo、Si、C原始粉末为原料,进行机械球磨混合制备混合粉,然后进行原位反应热压烧结制备SiC/MoSi2复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜对试样进行物相和显微组织观察,并对原位反应机制进行了探讨.结果表明,在选定的球磨条件下,Mo、Si、C混合粉没有发生机械合金化;Mo-Si-C三元系混合粉在原位反应条件下可消除Mo5Si3C等中间相,得到的颗粒细小、相分布均匀以及相组成为SiC与MoSi2的SiC-40vol％/MoSi2复合材料.     

合金元素W对MoSi2显微组织和力学性能的影响

探讨了加入合金元素W对MoSi2材料组织和性能的影响.通过热压工艺制备T(Mo1-x,Wx)Si2合金试样.对合金试样的物相组成、断口形貌、微区成分及显微组织进行了分析,并对合金的硬度、力学性能及致密度进行了分析测试.结果表明,其主要物相为MoSi2、WSi2、W5Si3及少量的Mo4.8 Si3C0.6;合金元素W的加入细化了晶粒,强化了基体;使MoSi2复合材料的硬度明显提高,且随着W元素的增多,材料的抗压强度、硬度提高;相对密度呈先增后减的趋势,当Mo:W为6:4时,材料的致密度最高,达到95.32%;合金主要以穿晶和沿晶的脆性断裂为主,合金韧性没有明显改善.