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.     

预氧化对TiC-TiB2/MoSi2复合材料低温氧化行为的影响

研究了20vol％TiC-TiB2/MoSi2复合材料和高温预氧化处理后材料在500℃的低温氧化行为.结果表明,该复合材料在500℃的氧化动力学基本呈线性关系,氧化240h后增重1.67 mg· cm-2,表面生成的氧化层呈疏松多孔并出现“粉化”现象;1200℃预氧化处理的材料在500℃氧化240h后仅增重0.062 mg· cm-2,没有出现“粉化”现象;预氧化处理后的材料表面形成致密的TiO2和SiO2复合保护膜提高了复合材料的低温抗氧化能力.     

MoSi2基高温结构材料氧化性能研究进展

综述了MoSi2基复合材料作为航空航天用高温结构材料的高温和低温抗氧化性能的研究进展,探讨了该复合材料的氧化机理和抗低温氧化之方法,提出了MoSi2基复合材料的未来发展方向.     

TiC-TiB2增强MoSi2复合材料的力学性能及抗氧化行为

以MoSi2、Ti和B4C粉为原料,采用高温热压技术合成不同体积分数TiC-TiB2增强MoSi2复合材料,研究TiC-TiB2颗粒对MoSi2基体材料显微组织、力学性能和高温氧化性能的影响.结果表明:30%TiC-TiB2/MoSi2(体积分数)复合材料的抗弯强度和维氏硬度分别达到468.3 MPa和17.07 GPa,比纯MoSi2的分别增加了63.2%和83.5%.随着TiC-TiB2体积分数的增加,复合材料的断裂方式由以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主转变,强化机制是细晶强化和弥散强化.在800～1 200 ℃氧化192 h时,30%TiC-TiB2复合材料的增质是10%TiC-TiB2复合材料的2.38～3.23倍.氧化层中没有发现低熔点的B2O3,而TiO2和SiO2的存在使材料具有较好的抗氧化性.     

MoSi2及其复合材料的高温和低温抗氧化性能研究

采用热质量分析法(TGA)和X射线衍射(XRD)对MoSi2及其复合材料的高温氧化性能、低温氧化机理和影响因素进行了研究.结果表明,40vol%SiC/MoSi2复合材料在1300℃高温等温氧化条件下具有优异的高温抗氧化性;通过提高MoSi2的纯度、添加与氧有亲和力的元素及高温预氧化形成致密的SiO2保护膜都有利于改善和提高MoSi2材料的抗低温氧化性能.     

MoSi2-AlCr2准二元系合金的低温抗氧化性能

通过热重量分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等研究了MoSi2及MoSi2-AlCr2准二元系合金在500℃下的低温抗氧化性能.结果表明:采用热压烧结方法制备的纯MoSi2及MoSi2-AlCr2准二元系合金在500℃低温循环氧化条件下具有良好的低温抗氧化性,氧化100 h均未发生“Pesting”现象.同时发现,纯MoSi2的氧化动力学曲线符合抛物线形规律,而MoSi2-AlCr2准二元系合金在20 ～100 h阶段,氧化动力学曲线基本上呈直线型.由此可见,添加AlCr2可显著提高MoSi2的低温抗氧化能力.     

SiC-Glass涂层碳/碳复合材料的中低温氧化行为及机制研究

为揭示具有良好高温(1300～1600 ℃)抗氧化性能的SiC-Glass涂层在中低温(500～1200 ℃)条件下的氧化防护性能,对SiC-Glass涂层碳/碳(C/C)复合材料的中低温氧化行为和机制进行了系统研究.结果表明,SiC-Glass涂层C/C复合材料的中低温氧化失重服从直线规律,但氧化机制存在温度依赖性,可分为2个区段:(1) 低温区(500～800 ℃),氧化失重速率与温度服从Arrhenius关系,氧化主要受控于氧在涂层缺陷内的扩散速率;(2) 在中温区(800～1200 ℃),氧化失重速率与温度不服从Arrhenius关系,氧化过程受氧在涂层缺陷中的扩散、SiC内涂层材料的氧化、Glass外涂层的部分熔融愈合等多种因素联合控制.对比分析表明,SiC-Glass涂层的中低温抗氧化性能不及其高温抗氧化性能优异.中低温下,涂层缺陷愈合不充分是导致这一现象的主要原因.     

C／C复合材料Mo-Si-N抗氧化涂层的制备

在C／C复合材料表面采用熔浆法制备Mo—Si系涂层的烧结过程中通入氮气，开发了Si3N4．MoSi2／Si—SiC（Mo-Si-N系）多层抗氧化涂层，并初步考察了涂层的抗氧化性能。结果表明，多层涂层的致密性主要受制于起始氮化温度。只有在Si熔点以上通入氮气，才能获得致密无缺陷的涂层。多层涂层的底层为SiC，外层为Si3N4，中间层为MoSi2／Si。这种多层涂层的抗氧化性能与涂层中MoSi2的含量有关；MoSi2含量为30％（体积分数，下同）和40％时，与真空中合成的Mo-Si涂层相比，高温抗氧化性能显著改善，抗氧化温度提高到1400℃～1450℃。     

La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的力学性能和高温氧化行为

通过自蔓延高温合成了稀土协同Mo5Si3复合强韧化MoSi2的复合粉末,研究了La2O3-Mo5Si3/MoSi2复合材料的室温力学性能和高温氧化特性。结果表明:与纯MoSi2相比,稀土和Mo5Si3细化了材料的晶粒,提高材料的室温弯曲强度和断裂韧性,其强化机制为细晶强化,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转、裂纹分支和微桥接;当Mo5Si3含量不超过30%(摩尔分数)时,随着Mo5Si3含量的增加,材料的抗氧化性能降低,而RE-40%Mo5Si3/MoSi2(摩尔分数)复合材料出现粉化现象;RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料抗氧化性的降低,主要是由于Mo5Si3较差的抗氧化性、材料致密度的降低以及晶粒细化的结果;0.8%稀土(质量分数)协同5%Mo5Si3(摩尔分数)的RE-Mo5Si3/MoSi2复合材料具有较好的综合力学性能和高温抗氧化特性。     

Cf/SiC复合材料的氧化及抗氧化技术研究进展

连续碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C_f/SiC）因其具有高比强、高比模、耐磨损、良好热稳定性以及耐高温等突出性能,成为航空、航天、高性能武器装备等高尖端领域极具潜力的热结构材料。但高温氧化是其工程应用上的弱点,会造成C_f/SiC复合材料性能的下降,直接影响到材料的使用寿命和安全性。分析C_f/SiC复合材料的氧化影响因素,从界面相、基体和表面涂层3个方面综述C_f/SiC复合材料高温抗氧化技术的研究进展,结果表明:不同的温度区间内C_f/SiC复合材料的氧化行为不同,而界面改性、涂层抗氧化和基体改性相结合是实现材料抗氧化的关键。     

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。     

煅烧温度对高体积分数SiC_p/Al复合材料性能的影响

以F220、F500、F600这3种粒度的磨料级绿SiC混合粉为原料制成预制件,然后将其分别在500、1 100和1 200℃煅烧后无压熔渗液态铝合金制备SiC体积分数为62%~64%的铝基复合材料SiCp/Al;研究预制件煅烧温度对SiCp/Al复合材料结构和性能的影响。结果表明:不同温度下煅烧的SiC预制件渗铝后,都能获得结构均匀致密的复合材料;高温煅烧使SiC颗粒氧化形成骨架,导致强度从305 MPa降至285~245 MPa;SiC颗粒表面氧化转变成的SiO2薄膜增加复合材料中的陶瓷含量,使复合材料的热膨胀系数进一步降低;当SiC预制件中SiO2薄膜质量分数达到3.7%~6.7%时,SiCp/Al复合材料界面热阻增大4~6倍,复合材料热导率从184 W/(m.℃)降至139~127 W/(m.℃)。     

SiZr液相烧结法制备SiC-ZrC涂层对C/SiC复合材料抗氧化性能的影响

使用Si-25％Zr(质量分数)合金通过液相烧结法在C/SiC复合材料表面制备了SiC-ZrC抗氧化涂层,研究了烧结过程中涂层的相结构演化,并测试了1400℃及空气气氛下材料的抗氧化性能,分析了涂层氧化前后显微结构的变化,以及氧化对C/SiC复合材料弯曲性能的影响.结果表明,Zr元素在涂层中以ZrC相的形式存在,ZrC颗粒的引入细化了反应SiC层的组织,在氧化过程中形成致密连续的SiO2薄膜,并在氧化500 s后试样出现增重,制备了SiC-ZrC抗氧化涂层的C/SiC样品在1000 s的氧化实验后弯曲强度下降低于5％.     

原位合成MoSi2-30%SiC复合材料的高温蠕变行为

研究了含30％SiC（体积分数）的热压原位合成MoSi2基复合材料及对比用的商用MoSi2与SiC混粉热压材料在1200－1400℃的压缩蠕变行为。结果表明，在60－120MPa应力条件下，原位合成复合材料的稳态蠕变速率都可维持在10^-7s^-1量级或更低的水平。高于1300℃原位合成材料的稳态蠕变速率明显低于商用混粉材料的主要原因是MoSi2／SiC相界面为纯粹的原子结合，无SiO2非晶相存在，蠕变机制为位错蠕变，MoSi2基体中的位错类型为＜110＞为＜100＞     

热处理对C/C复合材料Mo-Si-N系涂层抗氧化性能的影响

以Mo粉和Si粉为原料,采用熔浆法在氮气环境中制备了C/C复合材料的Mo-Si-N系抗氧化涂层,并对涂层1400℃预氧化热处理前后的组织结构和氧化行为进行了研究.结果表明,Mo-Si-N涂层除具有与Mo-Si系涂层相同的SiC底层和MoSi2/Si主结构层外,还形成了厚度不均匀的Si3N4/SiC/Si表面层.Mo-Si-N系涂层具有1400℃稳定抗氧化能力和1450℃长时间氧化防护潜力;经1400℃预氧化热处理后,涂层的最高抗氧化温度达到了1500℃,氧化12小时后重量损失率小于1wt%.     

SiC/MoSi2高温抗氧化涂层的制备及性能探究

采用磁控溅射法在C/C复合材料表面制备SiC/MoSi2抗氧化涂层,并利用SEM、XRD以及EDS等测试手段对涂层的组织结构、抗氧化性能以及抗氧化机制进行了研究。结果表明,所得涂层结构致密、厚度均匀可控,呈柱状晶。在1500℃静态氧化60min后,涂层试样表现出了较优异的抗氧化性能,氧化质量损失仅为3.2x10-2g/cm-2。导致C/C基体被氧化失重的主要原因是涂层中沿晶界产生的贯穿裂纹为氧气进入基体表面提供了通道。     

ZrB2-MoSi2/SiC涂层C/C复合材料的制备及氧化性能（英文）

为了提高C/C复合材料的抗氧化性,在C/C复合材料基体上制备了ZrB2-MoSi2/SiC涂层。采用包埋法制备SiC中间层,采用喷涂法制备ZrB2-MoSi2外涂层。用XRD和SEM分别分析、测试所制备涂层的物相组成和显微结构,研究涂层复合材料的高温抗氧化性能。结果表明:C/C复合材料的外涂层由ZrB2、MoSi2和SiC三相组成;在1273K和1773K下分别氧化30h和10h后ZrB2-MoSi2/SiC涂层试样的质量损失分别为5.3%和3.0%,涂层表面长有纳米SiC晶须。C/C复合材料ZrB2-MoSi2/SiC涂层具有自愈合特性和良好的高温抗氧化性能。     

MoSi2含量对原位生成MoSi2/Si3N4复合材料高温氧化性能的影响

摘要：研究了不同MoSi2含量的MoSi2/Si3N4复合材料的高温氧化行为，用XRD和SEM分析材料氧化以后的相组成及显微结构，探讨了该材料的氧化机理和氧化膜的破坏方式。结果表明，不同MoSi2含量的MoSi2/Si3N4复合材料在1400℃空气中氧化100h的氧化增量符合抛物线规律，随着MoSi2的含量的增加，材料的氧化活化能升高，氧化后的强度损失率减小。     

磁控溅射法制备碳/碳复合材料 SiC/MoSi2-ZrB2 涂层的结构及抗氧化性能研究

通过磁控溅射法在碳/碳复合材料表面成功制得了SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层并对结构及其在高温有氧环境中的抗氧化性能进行了研究。结果表明制备的SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层呈柱状晶结构且均匀性良好,其在1273K和1773K的有氧环境中氧化60min失重率分别是5.6×10-2 g/cm2 和 6.3×10-2 g/cm2。     

Al含量及SiC预处理对SiCp/Ti基复合材料高温抗氧化性能的影响

通过800℃氧化试验,研究了不同Al含量以及SiC经600℃×3 h预处理后,SiCp/Ti基复合材料的氧化行为.利用SEM、EDS以及XRD分析了表面氧化层的形貌以及相组成.结果表明,未加Al复合材料氧化层的氧化产物主要为金红石TiO2,添加Al的材料中有少量Al2O3;对于SiC颗粒增强的Ti基复合材料,未加Al的抗氧化性能最好;当比较所有含Al的复合材料时,随着Al含量的增加,抗氧化性增强;对于具有相同Al含量的材料,SiC预处理可以促使界面较好结合,故可提高材料的抗氧化性.