MoSi2-再结晶SiC复合材料的高温抗氧化性能及氧化机理

在SiC粉中添加MoSi2粉,采用模压成型、无压烧成方法制备MoSi2-再结晶SiC（RSiC）复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和等温氧化法研究复合材料的高温抗氧化性能及氧化机理。结果表明,所得复合材料中SiC为6H型,部分MoSi2转变为六方结构M04.8Si3Co6,添加MoSi2前后样品的氧化产物均为方石英,样品表面生成的氧化膜形貌相似。氧化过程中样品质量变化与时间关系遵循抛物线规律,随MoSi2添加量增加,复合材料的抗氧化性能显著提高,其中,添加20％（质量分数）MoSi2所得复合材料在1500℃循环氧化100h后质量增加量仅为未添加MoSh样品的37％。当MoSi2添加量为10％时,复合材料的抗氧化性能随样品烧成温度的升高先提高后降低,2300℃烧成所得材料有较好的高温抗氧化性能,其氧化速率常数为0．99mg^2／（cm^4·h）。在氧化初始阶段,M04.8Si3C06和MoSi2首先发生氧化反应,随氧化时间增加,M04.8Si3Co6和MoSi2消耗殆尽,此后的氧化则主要为M05Si3和SiC的氧化。Si02膜的致密性和膜厚度与膜中M05Si3的含量有关。     

添加MoSi2对SiC材料氧化性能的影响

以SiC为主要原料,加入10%～30%(体积)的MoSi2,并添加少量的AlN和Y2O3,热压烧结制备SiC复合材料,评价了热压烧结SiC及其复合材料在1 300～1 500℃的氧化性能。研究发现,虽然烧结剂对材料整体的氧化动力学有所影响,但添加MoSi2仍然可以改善SiC的抗氧化性。     

滑动速率对La2O3–MoSi2与SiC摩擦副的高温摩擦磨损行为的影响

在XP-5高温摩擦磨损试验机上考察了La2O3–MoSi2与SiC摩擦副在1 000℃、30 N载荷以及不同滑动速率下的摩擦磨损行为。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了La2O3–MoSi2复合材料和SiC的磨损表面形貌与相组成。结果表明:La2O3–MoSi2与SiC摩擦副的摩擦因数随滑动速率的增加而减小,在滑动速率为0.084 m/s时,La2O3–MoSi2复合材料磨损率最大;0.126 m/s时磨损率最小。其磨损机理除氧化磨损之外,还表现为黏着磨损、研磨和疲劳点蚀。SiC的磨损率随滑动速率的增加而减小,始终表现为磨损质量增加,这归因于氧化质量增加大于磨损质量损失。     

碳/碳复合材料表面MoSi2-SiC复相陶瓷涂层 及其抗氧化机制

对MoSi     

水热温度对SiC–C/C复合材料表面水热电泳沉积SiCn–MoSi2复合抗氧化涂层的影响

采用水热电泳沉积法在SiC–C/C复合材料表面制备了纳米碳化硅和二硅化钼的复相(SiCn–MoSi2)抗氧化涂层。采用X射线衍射和扫描电子显微镜等对制备涂层的晶相组成、表面及断面微观结构进行了表征。研究了水热温度对制备涂层的结构及高温抗氧化性能的影响,分析了涂层在1 600℃静态氧化行为及失效机理。结果表明:外涂层主要由MoSi2和β-SiC晶相组成。复相外涂层的致密程度、厚度及抗氧化性能随着水热温度的升高而提高。SiCn–MoSi2/SiC复合涂层具有较好的抗氧化和抗热震能力,在1 600℃氧化80 h后氧化质量损失为3.6×10–3 g/cm2。复合涂层在1 600℃的氧化失效主要是由于经过长时间氧化后SiO2玻璃膜层不能及时有效填补涂层中的缺陷,涂层中出现贯穿性的裂纹和孔洞导致的。     

熔渗温度对MoSi2（Cr5Si3）-RSiC复合材料显微结构和性能的影响

以RSiC为基体,通过酚醛树脂浸渍裂解(PF-PIP)和MoSi2-Si-Cr合金活化熔渗(AMMI)复合工艺制备具有三维互穿网络结构的MoSi2(Cr5Si3)-RSiC复合材料。借助于X射线衍射、扫描电子显微镜、力学性能和电阻率测试等研究了熔渗温度对复合材料组成、显微结构、力学性能和导电性能的影响。采用改进型混合规则探讨了复合材料互穿网络结构和界面结合性对其导电方式的影响。结果表明:不同温度所制备的复合材料主要组成均为SiC、MoSi2和Cr5Si3;随着熔渗温度的升高,复合材料气孔率和体积电阻率下降,密度、抗弯强度和弹性模量提高。当熔渗温度为1 900℃时,复合材料的气孔率、密度、抗弯强度、弹性模量和体积电阻率分别为1.4%、3.5g/cm3、99.2MPa、313.60GPa和124.2mΩ·cm。当熔渗温度较低时(1 700℃),复合材料的导电方式与颗粒增强复合材料的导电方式接近,随温度升高,复合材料的导电方式与传统复合材料的导电方式差别增大。     

SiC/55MoSi2材料的微观结构和电热性能

研究了孔隙率为9．4％的SiC／55MoSi2(其中SiC体积分数为45％，MoSi2体积分数为55％)电热材料的微观结构和电热性能。材料中的SiC被MoSi2包围，两种组分的连接处虽然边界清晰，但并不存在成分的突变，有一宽度小于4μm的成分过渡区。过渡区内Fe，W杂质元素富集于靠近MoSi2的一侧。氧元素的最高含量没有处于过渡区的中间部位，而是富集于靠近MoSi2的一侧。温度与氧化质量增量关系表明，1560℃以下材料的氧化质量增量变化很小，接近单一的MoSi2材料。材料中SiC组分氧化所产生的CO或CO2气体，形成细小而分散的气泡，并停留在表面氧化层中。     

掺碳SiC颗粒对MOSi2复合材料性能的影响

研究分析了掺碳SiCp/MoSi2复合材料的相组成、室温和高温力学性能、高温抗氧化性能、耐磨性能以及电阻率.结果表明(SiCp+C)/MoSi2复合材料主要由MoSi2,α-SiCp,Mo5Si3和β-SiC组成.材料的密度和相对密度分别为5.12g/cm3和91%;Vickers硬度,抗弯强度和断裂韧性分别为12.2GPa,530MPa和72MPa.m1/2;800℃的Vickers硬度为8.0GPa,1200℃和1400℃的抗压强度分别为560MPa和160MPa.材料的抗氧化性能优良.在Al2O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能.电阻率为40.2μΩ.     

高温氧化对再结晶碳化硅陶瓷断裂强度的影响

研究了在1500℃空气中的高温氧化对再结晶碳化硅(recrystallized silicon carbide,RSiC)陶瓷断裂强度的影响。用X射线衍射仪、扫描电镜分析了RSiC样品氧化后表面的物相组成及显微结构。结果表明:在1500℃下RSiC陶瓷的氧化质量增加遵循抛物线规律,氧化速率常数为3.77×10-5g2/(cm4·h1),其线性相关系数r2为0.998。RSiC陶瓷的室温抗弯强度随氧化时间增加呈现出先升后降的变化趋势,当氧化21h时,材料的室温抗弯强度最高,达到87MPa。氧化初期由于样品表面生成致密的非晶态SiO2,对样品表面的缺陷起到了钝化作用,导致材料室温断裂强度升高;氧化后期由于非晶态SiO2膜的析晶而产生裂纹以及循环氧化导致裂纹扩展,从而使材料的断裂强度降低。     

MoSi2基陶瓷抗氧化性能的研究

研究了添加SiC、ZrO2以及TiB2弥散颗粒强化的MoSi2基复合陶瓷的抗氧化性能,得出了单一添加SiC、ZrO2颗粒的材料仍呈现较好的抗氧化性能,而添加TiB2,颗粒的材料抗氧化能力损伤显著的结论。     

掺碳SiC颗粒对MoSi_2复合材料性能的影响

研究分析了掺碳SiCp/MoSi2 复合材料的相组成、室温和高温力学性能、高温抗氧化性能、耐磨性能以及电阻率 .结果表明 :(SiCp+C) /MoSi2 复合材料主要由MoSi2 ,α -SiCp,Mo5Si3和 β -SiC组成 .材料的密度和相对密度分别为 5.1 2 g/cm3和 91 % ;Vickers硬度 ,抗弯强度和断裂韧性分别为 1 2 .2GPa ,530MPa和 7.2MPa·m1 / 2 ;80 0℃的Vickers硬度为 8.0GPa ,1 2 0 0℃和 1 40 0℃的抗压强度分别为 560MPa和1 60MPa .材料的抗氧化性能优良 .在Al2 O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能 .电阻率为 40 .2 μΩ·cm .与非增强MoSi2 相比 ,材料的各种力学性能有大幅度的提高     

Cf/SiC复合材料抗氧化涂层的制备、性能与保护机理

用化学气相沉积法(chemical vapor deposit,CVD)在碳纤维增强碳化硅复合材料(carbon fiber reinforced silicon carbide composites,Cf／SiC)表面制备了CVD—SiC粘接层、自愈合功能层和CVD—SiC耐冲蚀层组成的3层涂层体系,并进行了氧化实验。结果表明：单层CVD—SiC涂层保护试样的氧化质量损失速率比无涂层试样的明显降低,含有自愈合层的3层涂层保护试样比单层CVD—SiC保护试样的氧化质量损失速率又有明显降低。3层涂层保护的试样800～1300℃的氧化质量损失率非常小,氧化288h后仍能保持较高的弯曲强度。通过扫描电镜观察到自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,有效地填充裂纹并阻挡氧的通过。同时,因涂层不均产生的孔洞或玻璃态物质流失后产生的涂层裂纹等缺陷会导致其自愈合功能的失效,使Cf／SiC复合材料不均匀氧化。     

碳/碳复合材料表面MoSi2-SiC复相陶瓷涂层及其抗氧化机制

对MoSi2-SiC复相陶瓷涂层的显微形貌、相组成及成分进行了观察与分析,考察并研究了有涂层的碳／碳复合材料在1650℃以下温度的等温氧化性能,以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响,阐明了涂层的抗氧化过程及机理,并进一步提出了合理的涂层结构。结果表明,碳／碳复合材料表面MoSi2-SiC复相陶瓷涂层的抗氧化性能取决于氧在涂层中的扩散过程。     

反应熔渗烧结法制备MoSi2/SiC复合材料

采用反应熔渗烧结方法制备了弯曲强度达262 MPa的MoSi2／SiC复相材料，并研究了其烧结过程和烧结机理。结果表明：MoSi2／C坯体中熔渗硅的方法制备MoSi2／SiC复相材料，液态硅自然浸渗过程在1450℃即可完成，而且在该温度下液态硅的浸渗速率大于或等于反应速率。在1750℃时虽然C Si→β-SiC反应全部完成，但生成的β-SiC发生再结晶，使复相材料的强度降低。成型压力对反应浸渗材料的强度影响不大。     

SiC质耐火材料的氧化机理

SiC材料是一种性能优良的耐火材料，具有高导热性，高抗热震性，良好的高温强度等优点，但是由于碳化硅在氧化性气体，如O2，CO2，水蒸汽中发生膨胀劣化，严重影响SiC耐火材料的使用湿度和应用范围，本文主要讨论不同结合剂类型的SiC耐火材料的氧化特征，并提出抗氧化的可能途径。     

核壳结构MoSi2@SiO2制备及其低温抗氧化性能

为提高MoSi2的低温抗氧化能力,采用直接预氧化法制备了核壳结构MoSi2@SiO2粉体,研究了适宜的预氧化条件及MoSi2@SiO2的结构和低温抗氧化性能.结果表明:经过800℃预氧化处理1 h可以得到原位包覆核壳结构MoSi2@SiO2粉体,SiO2壳层的形成是基于MoSi2的非选择性氧化以及氧化产物MoO3的挥发...     

滑动速率对La203-MoSi2与SiC摩擦副的高温摩擦磨损行为的影响

在XP-5高温摩擦磨损试验机上考察了La2O3-MoSi2与SiC摩擦副在1000℃、30N载荷以及不同滑动速率下的摩擦磨损行为。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了La2O3-Mosi2复合材料和SiC的磨损表面形貌与相组成。结果表明：La2O3-MoSi2与SiC摩擦副的摩擦因数随滑动速率的增加而减小,在滑动速率为0．084m／s时,La2O3-MoSi2复合材料磨损率最大;0．126m／s时磨损率最小。其磨损机理除氧化磨损之外,还表现为黏着磨损、研磨和疲劳点蚀。SiC的磨损率随滑动速率的增加而减小,始终表现为磨损质量增加,这归因于氧化质量增加大于磨损质量损失。     

SiC/FexSiy复合材料抗氧化性能研究

对以铁尾矿为主要原料制备的SiC/FexSiy复合材料进行抗氧化性能实验.变温氧化实验结果表明,复合材料在1000℃下有很好的抗氧化性能,而在1180℃以上氧化明显加剧.随氧化时间的延长,扩散成为控制性环节,表现为保护性氧化.复合材料在整个变温氧化过程中,表现为先失重再增重;1210℃时,增重达到最大值;整个变温氧化过程分为三个阶段:(1)增重阶段;(2)恒重阶段;(3)失重阶段.复合材料的氧化规律服从化学反应控速-混合控速-扩散控速三段模型.通过对复合材料恒温氧化动力学推导,求出材料在不同阶段表观活化能及频率因子,进而可推导出各阶段氧化速度常数k和温度T(K)的经验关系式.     

ZrB2-SiC复合材料抗氧化性能研究

通过变温氧化增重试验和恒温氧化增重试验，研究了烧结温度对热压烧结制备的ZrB2-SiC复合材料的抗氧化性能的影响。结果表明：当烧结温度为1750℃时，ZrB2-SiC复合材料的抗氧化性能最好，且该材料的抗氧化性能明显高于单相ZrB2材料。这归结于高温下ZrB2-SiC复合材料表层被氧化形成SiO2和ZrO2保护膜，阻止了材料的进一步氧化，从而提高了ZrB2复合材料的抗氧化性能。     

Si—SiC复合材料的高温氧化行为

本文研究了高纯Ｓｉ－ＳｉＣ复合材料（克分子比为４０／６０）在１６００Ｋ温度下,于Ａｒ－Ｏ２（Ｐｏ２：０．０２￣９７ｋＰａ）气氛中,保温１５小时反应期间的氧化行为,从而评价其抗氧化性能。使用四极质谱,通过测量氧化期间ＣＯ和Ｃ琪 氧化速率。氧化动力学在高氧分压（９７ｋＰａ）下是遵循直线－抛物规律,在低氧发压（０．０２ｋＰａ）下是遵循线性规律布景 。关一种情况重量在增加,而后一种情况重量在减少。并测定了