MoSi2/Mo复合材料的燃烧合成-熔铸过程的研究

在分析MoO3-Al-Si体系SHS反应热力学的基础上,探讨了SHS-熔铸工艺制备MoSi2/Mo原位复合材料的可能性,研究了复合材料的原位形成过程。结果表明,MoO3-Al-Si体系的绝热燃烧温度高于4119K,能使合成产物熔化;在液态合成产物中,熔融的Al2O3能与液态的Mo和Si分离,从而可获得较纯净的Mo-Si高温熔体;Mo-Si高温熔体在凝固过程中原位形成MoSi2/Mo复合材料,而且随着复合材料中Mo含量的增加,MoSi2颗粒的尺寸减小。因此,通过SHS-熔铸工艺可以同步实现MoSi2/Mo复合材料的原位合成与液态成型一体化。     

Mo(Si_(1-x)Al_x)_2/Al_2O_3复合材料的制备与强韧化

以Mo、Al、Si和Mo O_34种粉末为原料,通过燃烧合成和真空热压烧结工艺原位制备了(Si_(1-x)Al_x)_2/Al_2O_3复合材料,分析了其燃烧模式、产物相结构、微观组织和力学性能。结果表明:添加Al之后坯体的燃烧合成反应更加剧烈,燃烧模式由螺旋模式转入混沌模式。随着合金化Al含量的增加,基体相结构由C11_b型Mo Si_2转变为C40型Mo(Si,Al)_2,并且在所有复合材料中都可以鉴别出Al_2O_3衍射峰,表明通过燃烧合成技术原位制备了Mo(Si_(1-x)Al_x)_2/Al_2O_3复合材料。复合材料的断裂韧性和抗弯强度最高分别达到4.25 MPa·m~(1/2)和346 MPa,比纯Mo Si_2提高了39%和60%。复合材料的强韧化机制主要有Al合金化强韧化、Al_2O_3第二相颗粒弥散强韧化、玻璃相的消除以及断裂方式的转变。     

MoSi2—WSi2复合体系的自蔓延燃烧合成

自蔓延燃烧合成法制备了ＭｏＳｉ２－ＷＳｉ２ 事粉体,并对合成产物进行了Ｘ射线衍射分析。研究表明,通过自蔓延燃烧合成反应既可实现ＭｏＳｉ２与ＷＳｉ２的复合,又可通过调整尖物Ｍｏ,Ｗ,Ｓｕｉ的比例,在ＭｏＳｉ２中引入ＷＳｉ２的同时还能引入足够量的Ｍｏ５Ｓｉ３－Ｗ５Ｓｉ３相。Ｗ量的境加使体系的绝热温度降低,对自蔓延燃烧合成反应产生影响,研究还表明ＭｏＳｉ２－ＷＳｉ２和Ｍｏ５Ｓｉ３－Ｗ５Ｓｉ３均以固溶体的     

MoSi_2-WSi_2复合体系的自蔓延燃烧合成

利用自蔓延燃烧合成法制备了 Mo Si2 - WSi2 复合粉体 ,并对合成产物进行了 X射线衍射分析。研究表明 ,通过自蔓延燃烧合成反应既可实现 Mo Si2 与 WSi2 的复合 ,又可通过调整反应物 Mo,W,Si的比例 ,在 Mo Si2 中引入 WSi2的同时还能引入足够量的 Mo5 Si3- W5 Si3相。W量的增加使体系的绝热温度降低 ,对自蔓延燃烧合成反应产生影响。研究还表明 Mo Si2 - WSi2 和 Mo5 Si3- W5 Si3均以固溶体的形式存在。     

MoSi2-WSi2复合材料自蔓延热爆合成反应热力学

对Mo-W-Si三元体系自蔓延热爆合成MoSi2-WSi2复合材料的反应吉布斯自由能、反应生成焓和绝热温度进行了理论分析和实验研究,并利用X射线衍射分析和扫描电镜及微区成分分析(EDAX)技术对产物进行了相组成和微区成分分析.结果表明:在1685 K(Si熔点)时,MoSi2和WSi2的反应生成焓最大,分别为234.645 KJ/mol和195.670 KJ/mol.当初始温度为1685 K时,体系所有产物均完全熔融.利用自蔓延热爆合成可制备纯净的MoSi2-WSi2复合材料.MoSi2和WSi2以固溶体(Mox,W1-x)Si2的形式存在,但每个晶粒内的成分并不均匀.     

自蔓延高温合成MoSix/Cu复合材料中MoSix相的原位合成机理

采用自蔓延高温合成(SHS)技术制备了四组不同成分的MoSix/Cu复合材料.结合XRD、SEM和EDS等分析手段对所制备的MoSix/Cu复合材料显微组织和相组成进行了分析.系统研究了MoSi2设计含量及Mo/Si原子比对复合材料相组成的影响,并在此基础上讨论了MoSix/Cu复合材料中MoSix的原住合成机制.结果表明,MoSix/Cu复合材料相组成包含固溶体相α-Cu、α-Mo、MoSix和CuxSi四类相;随着MoSi2预设含量的增加和Mo/Si原子比的降低,MoSix/Cu复合材料中MoSix和CuxSi相的含量明显增加;自蔓延高温合成MoSix/Cu复合材料中MoSix相的原位合成机制为富Cu、Si的残余液相与其所包围的α-Mo之间通过界面反应直接形成MoSix.     

原位反应热压复合SiCP/MoSi2的显微结构与力学性能

以Mo粉、Si粉和C粉为原料，采用湿法混合和原位反应高温热压一次复合工艺制备了不同配比的SiCp/MoSi2复合材料，研究了该种工艺原位生成的SiC颗粒对MoSi2基体显微结构和室温力学性能的影响。结果表明：原位反应生成的适量SiC颗粒可以细化基体晶粒，改善其力学性能，与同样工艺下制备的纯MoSi2相比，含40vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温抗弯强度是其3.4倍，含50vol%SiCp的SiCp/MoSi2复合材料室温断裂韧性是纯MoSi2的1.5倍；该种工艺的强化机制为细晶强化和弥散强化，韧化机制为细晶韧化。     

Mo(Si0.95,Al0.05)2价电子结构计算及其性能分析

根据固体与分子经验电子理论（EET）,采用键距差法（BLD）,分析并计算了C11b型金属间化合物MoSi2的价电子结构与理论键能;采用合金元素Al部分取代MoSi2晶格中的Si原子,依据固体与分子经验电子理论在代位式固溶体中的平均原子模型,分析并计算了C11b型Mo(Si0.95,Al0.05)2的价电子结构与理论键能。结果表明：Al微合金化改变了Mo原子和Si原子的杂化状态,从而使相应的价电子结构参数发生变化。与MoSi2相比,Mo(Si0.95,Al0.05)2固溶体中共价电子数在总价电子数中所占的比例（h）由65.87%降至64.28%,因而Al微合金化不利于MoSi2强度的提高;但是晶格电子数由4.7141增至4.9202,所以Al微合金化有利于MoSi2塑性的改善。     

稀土和Mo5Si3强韧化MoSi2材料的磨粒磨损特性

在M 2型摩擦磨损试验机上考察了MoSi2 ,RE/MoSi2 和Mo5Si3 /MoSi2 等 3种材料在干摩擦条件下与氧化铝砂轮对摩时的磨粒磨损性能 ,运用扫描电子显微镜和定点探针观察与分析了其磨损表面形貌 ,并对材料的磨损机理进行了探讨。结果表明 :3种材料均具有较好的抗磨粒磨损特性 ;磨损机理主要为微切削、表面氧化和疲劳微断裂 ;第二相稀土和Mo5Si3 在一定程度上降低了基体的耐磨性 ,主要归因于表面氧化生成膜的不同性质。     

MoSi2 oxidation resistance coatings for Mo5Si3/MoSi2 composites

In order to improve the oxidation resistance properties of 30 at.% Mo5Si3/MoSi2 composite at high temperature in air, a molybdenum disili-tide coating was prepared on its surface by a molten salt technology. XRD and SEM analysis showed that only tetragonal MoSi2 phase ex-isted in the coating after being siliconized for 5 h at 900℃. The oxidation film formed on the uncoated sample was not dense, so that oxygen diffused easily through it. The volatilization of MoO3 resulted in the oxidation film separating from the substrate. The MoSi2coating was proved to be an effective method to prevent 30 at.% MosSi3/MoSi2 composites from being oxidized at 1200℃. A dense glassy SiO2 film was formed on the MoSi2 coating surface, which acted as a barrier layer for the diffusion of oxygen atoms to the substrate. The 30at.% Mo5Si3/MoSi2 composites with a MoSi2 coating showed much better oxidation resistance at high temperature.     

CODEPOSITION OF ALUMINUM AND SILICON ON PURE MOLYBDENUM SUBSTRATE USING HALIDE ACTIVATED PACK CEMENTATION TREATMENTS

1. IntroductionHigh temperature coatings are important elements for successful implementation ofmany of aero-space system ..t.,i.l.I1j. Molybdenum is one of the promising metals foraerospace application because its high melting point (2885K), moderate den…     

Al、Cr和Nb在Mo(111)/MoSi2(110)界面的元素效应

运用第一性原理平面波赝势方法计算了Mo(111)/MoSi2(110)的界面结构,并通过元素界面偏析能的计算确定了Al、Cr和Nb在Mo(111)/Mo Si2(110)的偏析位置,结合脱粘功和差分电荷密度揭示了Al、Cr和Nb对Mo/Mo Si2界面结合强度的影响。结果表明:Si顶位型配位方式的界面能最小,最为稳定,在Mo(111)/MoSi2(110)界面结构中倾向于以Si顶位型配位方式结合,其界面分离面在近界面Mo Si2(110)一侧的亚界面层。Nb对界面结合不利,Cr可适当提高界面结合强度,而Al对界面强度的影响取决于其界面覆盖度。究其原因是由于Nb在界面偏析形成的Nb—Si键相比于Mo—Si键有明显减弱,Cr形成的Cr—Si键略有增强,而Al的界面覆盖度对形成的Mo—Al键强弱影响较大。     

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.     

TiC-MoSi_2复合材料的原位合成及其低温氧化特性

为了改善MoSi2力学性能和低温抗氧化性能,选用TiC颗粒来增强补韧MoSi2,通过XRD和SEM表征合成MoSi2基复合材料的微观结构并研究了预氧化对MoSi2基复合材料低温抗氧化性能的影响.结果表明,采用Mo、Si、Ti、C粉末可以自蔓延原位合成20 v01%TiC-MoSi2复合材料.复合材料在500℃氧化240 h增重1.261 mg·cm-2,氧化动力学呈线性关系,生成疏松多孔的氧化层导致"粉化"现象发生.经1200℃预氧化处理,20 v01%TiC-MoSi2复合材料在500℃氧化240 h增重4.83×10-mg·cm-2.预氧化处理后的材料表面形成致密的TiO2和SiO2复合膜抑制了TiC-MoSi2材料出现低温"粉化"现象.     

合金化对MoSi_2室温韧性的影响

配制和电弧熔炼了MoSi2、(Mo,2at%Nb)Si2、(Mo,6at%Nb)Si2、Mo(Si,2at%Al)2、Mo(Si,4at%Al)2和(Mo,2at%Cr)Si2六种合金,用XRD、SEM-EDS、EPMA、维氏硬度计及压痕法研究了Nb、Al、Cr合金化对MoSi2组织结构、室温硬度及断裂韧性的影响.结果表明,2at%Al、4at%Al和2at%Cr三种合金均得到了单一四方C11b相;6at%Nb合金因Nb含量高,导致部分四方C11b相转变为六方C40相,合金出现灰色C11b基体相与亮白色层片状C40第二相双相组织,部分C40相中存在几乎平行排列的宽度贯穿裂纹.Nb、Al、Cr合金化都降低了MoSi2的维氏硬度,提高断裂韧性,其中2at%Nb、4at%Al合金的断裂韧性最高,达到了5.90 MPa·m1/2,提高了69%.     

反应自生氧化铝颗粒增强铝基复合材料

向铸铝ADC12熔体中添加硫酸铝铵,由反应分解的Al2O3原位生成了颗粒增强铝基复合材料。SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形、不团聚的增强体颗粒;Al2O3颗粒增强铝基复合材料中的片状共晶硅的数量比未增强合金的少,且Al2O3邻近处的针状共晶硅非常精细。与基材相比,Al2O3颗粒增强铝基复合材料的耐磨性较基材的提高了1~2倍,硬度提高了15%,且由硫酸铝铵反应自生成复合材料的耐磨性优于添加氧化铝形成的复合材料的。     

Dispersion of ultrafine SiC particles in molten Al-12Si alloy

The bulk Al-12 Si eutectic composites were fabricated through a conventional liquid metal casting route, especially with the help of ultrafine ceramic powders made by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) process. The SHS powders were fabricated by the chemical reaction between micro-sized SiC and Al particles at very high combustion temperatures, producing the coarse Al particles (several tens of microns) containing ultrafine SiC ceramic particles. Microstructural observation revealed that the ...     

Dispersion of ultrafine SiC particles in molten Al-12Si alloy

The bulk Al-12 Si eutectic composites were fabricated through a conventional liquid metal casting route, especially with the help of ultrafine ceramic powders made by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) process. The SHS powders were fabricated by the chemical reaction between micro-sized SiC and Al particles at very high combustion temperatures, producing the coarse Al particles (several tens of microns) containing ultrafine SiC ceramic particles. Microstructural observation revealed that the addition of ultrafine SiC particles has a crumbling tendency of Si eutectic phase. It is suggested that the casting method combined with SHS process is promising for fabricating the Al-based MMC with ultrafine ceramic particles.     

MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的低温氧化行为

通过热重分析 (TGA)、X射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM)研究了 Mo Si2 - Mo5Si3复合材料的低温氧化行为 ,指出材料低温氧化时 ,随 Mo5Si3量增多 ,材料氧化加剧 ,当 Mo5Si3含量超过 16 % (质量分数 )时发生“PEST”现象 ,所形成的 Si O2 由于 Mo O3晶须的大量存在 ,使其不能均匀连续地分布于材料表面 ,从而加剧了氧化     

MoSi2—Mo5Si3复合材料的低温氧化行为

通过热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了MoSi2-Mo5Si3复合材料的低温氧化行为,指出材料低温氧化时,随Mo5Si3量增多,材料氧化加剧,当Mo5Si3含量超过16％（质量分数）时发生“PEST”现象,所形成的SiO2由于MoS3晶须的大量存在,使其不能均匀连续地分布于材料表面,从而加剧了氧化。