碳/碳复合材料 MoSi_2 涂层的防氧化研究

研究了碳／碳复合材料ＭｏＳｉ２防氧化涂层的性能。结果表明，ＭｏＳｉ２涂层系统具有１５００℃长时间防氧化作用，在１５００℃时，带涂层的碳／碳复合材料长时间氧化失重速率稳定在２．４３×１０－５ｇ／ｍ２·ｓ，２４２小时的氧化失重为０．５７％，该质量损失表现为涂层系统自身蒸发损耗；同时。

稀土/MoSi_2复合材料的干摩擦磨损性能

运用M 2型摩擦磨损试验机测定了不同载荷条件下稀土 /MoSi2 复合材料与 45钢配对件的干摩擦磨损性能 ,采用SEM观察了摩擦副表面的形貌和X射线分析了磨屑相组成 ,并探讨了其磨损机制。结果表明 :稀土 /MoSi2 和MoSi2 与 45钢干摩擦时 ,在负荷不超过 15 0N的范围内 ,其摩擦系数 μ和磨损率W与负荷p间较好地满足关系式 :W(或 μ) =a +bp +cp2 +dp3+ep4 ;两种材料均具有优异的耐磨性能 ,在 80～12 0N范围 ,稀土 /MoSi2 复合材料的磨损率比纯MoSi2 材料的至少降低了 65 % ;稀土 /MoSi2

防止 C/C 复合材料氧化的 MoSi_2/SiC 双相涂层系统的研究

由固相扩散—浸渗处理制备了防止碳／碳复合材料氧化的ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ双相涂层。通过对涂层的结构、成份以及氧化机理的研究表明，ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ双相涂层由内层为β－ＳｉＣ和外层为ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ双相层构成，具有优异的高温抗氧化性能。

铌表面MoSi_2高温涂层的形貌和结构研究

用料浆熔烧法在铌基体表面制备了MoSi2高温抗氧化涂层。利用SEM,EDS,XRD等仪器分析研究了涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明:涂层与基体之间达到了冶金结合,通过扩散形成了过渡层,涂层的复合结构有利于提高抗氧化性能,用料浆熔烧法在铌基体表面制备MoSi2涂层是可行的。在氧化环境下,MoSi2涂层能在表面自生成一层SiO2玻璃层,阻止氧的进一步扩散。经2h以上高温氧化后,Si的扩散使涂层主体中形成多孔疏松组织。涂层元素与基体发生互扩散,在界面处形成大量集中孔洞并横向贯穿,使涂层从其主体与过渡层接触的界面处发生横向内部断裂,导致涂层失效。

SiC颗粒强韧化MoSi_2复合材料

通过湿法混料和热压烧结工艺成功地制备了 2 0 vo1% Si CP/ Mo Si2 复合材料 ,并测定了其显微组织和力学性能。结果表明 :Si CP/ Mo Si2 复合材料主要由 Mo Si2 和 Si C颗粒组成 ,还有少量的 Mo5Si3,致密度为 92 .3 %。与Mo Si2 相比 ,其室温抗弯强度提高了 30 .6 % ,断裂韧性提高了 5 3 % ,12 0 0℃的抗压强度提高了 44 % ,140 0℃的抗压强度提高了 5 3 % ;其硬度、弹性模量等性能有较大提高。在 Al2 O3和 Si C对磨盘上表现出极其优异的耐磨性能。Si C颗粒对 Mo Si2 的室温增韧。

C/C复合材料MoSi_2-Mo_5Si_3/SiC涂层的制备及组织结构

采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在C/C复合材料表面制备了MoSi_2-Mo_5Si_3/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,对涂层的形成、组织结构进行了研究,并初步考察了涂层的高温抗氧化性能.结果表明:制备的复合涂层厚度为400μm左右,主要由β-SiC、MoSi_2及少量的Mo_5Si_3组成.1350℃等温氧化10h后,复合涂层试样的氧化失重率只有1.21%,明显低于C/C复合材料SiC单涂层试样,其高温抗氧化性能得到明显的提高.因此,与C/C复合材料SiC单涂层相比,经封填改性制得的复合涂层结构更致密,具有良好的高温抗氧化性能.

C/C复合材料SiC-TaSi_2/MoSi_2抗氧化复合涂层研究

采用包埋技术在C/C复合材料表面制备SiC-TaSi_2/MoSi_2抗氧化复合涂层,通过恒温氧化实验以及X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDS)分析,研究了包埋粉料中Ta,Mo含量对复合涂层微观结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,Ta,Mo摩尔比为1:1时所制备的复合涂层具有相对较大的厚度和较为致密的结构,氧化过程中在该涂层表面形成致密和稳定的玻璃态SiO_2保护膜.在1500℃氧化326h和经过23次1500℃至室温间的急冷急热后,带有该涂层的C/C试样失重仅为0.97%,表明该涂层具有优异的抗氧化和抗热震性能.

碳/碳复合材料MoSi_2/SiC涂层在动态氧化环境下的性能研究

为了考察MoSi2/SiC防氧化涂层体系在动态氧化环境下的防护能力,对碳/碳复合材料MoSi2/SiC涂层试样在1100～1500℃下进行了高温燃气高质流冲刷环境下的氧化试验。结果表明,在1100～1500℃的燃气动态环境下,具有稳定的氧化失重速率,氧化失重曲线近似呈直线关系,氧化失重和氧化失重速率均随着氧化温度的升高而降低,表现出该涂层抗高质流冲刷和氧化的能力随温度的升高而提高,在该温度区间内,随着温度的升高,具有更优异的抗氧化和抗高质流冲刷的能力。

MoSi_2及其复合材料摩擦学性能研究

通过热压烧结制备了MoSi2及3种MoSi2基复合材料,考察了其相组成和结构,测定了其硬度和断裂韧性,评价了其摩擦磨损行为,并探讨了力学性能、摩擦界面特性和偶件材料特性等对MoSi2及其复合材料摩擦学行为的影响.结果表明:MoSi2同GCrl5钢和WC-Co硬质合金配副时表现出较高的摩擦系数,其磨损强烈依赖于偶件材料特性;第二相的引入对MoSi2的磨损行为具有显著影响,其中SiC第二相可以改善MoSi2的摩擦磨损性能;摩擦界面特性和偶件材料特性则对MoSi2及其复合材料的摩擦磨损性能具有决定性影响.

原位SiC颗粒增强MoSi_2基复合材料的显微组织和力学性能

本文研究了原位 ＳｉＣ颗粒增强 ＭｏＳｉ２基复合材料的组织结构和力学性能。结果表明：复合材料的组织为ｔ－ＭｏＳｉ２基体上均匀分布 β－ＳｉＣ等轴颗粒，数量很少的球形小孔隙主要分布在 ＳｉＣ颗粒内， ＳｉＣ颗粒尺寸为 ２－５ μｍ．复合材料界面为直接的原子结合，无非晶层存在．复合材料的室温维氏硬度、断裂韧性、抗压强度及高温流变应力明显高于单一ＭｏＳｉ２，随着ＳｉＣ体积分数的增加，维氏硬度、断裂韧性及高温流变应力提高，而抗压强度先增加后减少． ＳｉＣ体积分数从 １０％增加到 ４５％，ＫＩＣ从 ４．３４提高到 ５．７１ ＭＰａ·ｍ１／２；与单一 ＭｏＳｉ２相比提高了 ２５％－４６％； １４００℃时，σ０．２从 ２０％ＳｉＣ的 ２３０提高到 ４５％ＳｉＣ的 ２８５ ＭＰａ，比单一 ＭｏＳｉ２提高了 ９８％－１４６％．

低压沉积温度对MoSi_2涂层微观结构与性能影响

以SiCl4和H2为原料,采用低压化学气相沉积（LPCVD）渗硅法在Mo基体表面原位反应制备了MoSi2涂层,研究了沉积温度对MoSi2涂层微观形貌、物相组成、沉积速率、涂层的硬度、涂层与基体结合强度的影响.研究结果表明：在1100~1200℃下制备的涂层结构致密,由单一MoSi2组成,沉积速率、涂层的硬度以及与基体的结合强度均表现为増加的趋势;当沉积温度高于1200℃,涂层出现开裂现象,由游离Si和MoSi2两相组成,涂层沉积速率、硬度和结合强度均出现下降的趋势.1100℃以下沉积的主要控制步骤为Si与Mo反应,而1100℃以上Si在涂层中的扩散对沉积过程起控制作用.

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。

MoSi_2高温氧化层的微观结构

采用SEM,TEM和XRD方法研究了MoSi2在1200-1600℃的氧化层微观结构.在1240℃下,氧化层由SiO2和其它氧化物混合而成,致密度较差,1240-1520℃区间氧化层表面存在针状、扇状或羽状的低温石英,氧化层较薄.在1520℃以上,氧化层中含有块状、粒状或蜂巢状的方石英.氧化层致密而均匀.

球磨条件对MoSi_2形成的影响

通过对Ｍｏ、Ｓｉ混合粉末的机械球磨，研究了不同球磨条件对ＭｏＳｉ２形成的影响。用Ｘ射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜对不同球磨时间的粉末进行了检测与分析，结果表明，在较低球料比的条件下（１０∶１），不同转速的球磨均会使Ｓｉ固溶于Ｍｏ中，形成Ｍｏ（Ｓｉ）过饱和固溶体，但较低转速（１００ｒ／ｍｉｎ）的球磨不能发生合金化而形成ＭｏＳｉ２，只有较高转速（２２５ｒ／ｍｉｎ）的球磨才会通过机械诱发扩散固溶而逐渐形成ＭｏＳｉ２；在较高球料比的条件下（２０∶１）。

MoSi_2材料的强韧化

综述了MoSi2及其复合材料的国内外研究现状和发展趋势。MoSi2具有良好的综合性能而被作为重要的高温发热元件材料和高温结构材料,但其室温脆性、低温氧化和高温蠕变制约了其工业应用。研究结果表明,合金化和复合化是MoSi2室温增韧和高温补强的主要途径。

La_2O_3和WSi_2增强MoSi_2基复合材料的摩擦磨损性能研究

选用MRH-5A型环-块摩擦磨损试验机测定了3种载荷和2种转速条件下La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料在滑动干摩擦时的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜分析了复合材料磨损表面形貌.结果表明:La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料的抗磨性能优于MoSi2及WSi2/MoSi2材料;当载荷与速度乘积(pv)值小于183.04N·m/s时,La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料的磨损质量损失仅为相同条件下MoSi2的1/4～1/6和WSi2/MoSi2的1/2;这是由于La2O3和WSi2复合增强相存在硬化和韧化协同作用所致;随着pv值增加,La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料依次呈现犁削、粘着磨损和疲劳磨损特征.

Si_3N_4颗粒及SiC晶须强韧化MoSi_2复合材料的低温氧化行为

对Si3N4颗粒及SiC晶须强韧化MoSi2复合材料在773K下的氧化行为进行了研究.通过热重量分析法(TG)分析了MoSi2及其复合材料MoSi2-Si3N4(p)和MoSi2-Si3N4(P)SiC(w)在773K下的氧化性能,采用SEM和X射线衍射测定其表面形貌和氧化物相组成.结果发现:在773K下,纯MoSi2和MoSi2+20vol%Si3N4均发生了"Pesting"氧化,氧化过程服从直线规律,氧化产物层疏松,氧化产物主要为MoO3;MoSi2+40vol%Si3N4氧化服从抛物线规律,速率常数Kp为0.04mg2/(cm4.h),氧化层致密,成分主要为SiO2、Si2N2O,增加Si3N4的含量可显著提高MoSi2的抗"Pesting"氧化能力;MoSi2+20vol%Si3N4+20vol%SiC发生了严重的粉化现象,氧化产物主要为短针状MoO3.

原位合成MoSi_2-30%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>与<100>.

炭/炭复合材料高温抗氧化MoSi_2/SiC复合涂层及其抗氧化特性

采用两段式包埋法和封闭处理的复合新工艺制得抗氧化性优良的MoSi2/SiC复合梯度C/C复合材料高温抗氧化涂层。涂层由内至外结构为:SiC过渡层→SiC致密层→MoSi2/SiC双相层→以MoSi2为主的外层。对未封闭处理的涂层,制备过程中高温保温时间长的氧化失重少,1200℃、1300℃空气中氧化失重比1400℃、1500℃氧化失重大。用正硅酸四乙酯对涂层表面进行封闭处理,凝胶形成的SiO2可充填涂层表面裂纹并覆盖在涂层表面。在1500℃空气中氧化一定时间后,未封闭处理的涂层试样表现为氧化失重;封闭处理后的试样为氧化增重,氧化52 h仍然只有1.28%的增重,封闭处理使涂层的抗氧化性能明显改善。

碳/碳复合材料表面MoSi_2-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。