电场活化烧结MoSi2-SiC复合材料的温度场有限元模拟

在建立电场活化烧结(field activated sintering,FAS)过程模型基础上,对FAS工艺制备MoSi_2-SiC复合材料的温度场进行了有限元模拟.结果表明,在FAS过程中,模具-试样系统中的温度场特性是电场Joule热、体系化学反应热与模具传热效应的综合结果.在烧结过程中,由于Joule热与化学热的叠加作用,试样中心温度最高,并沿径向与轴向形成温度梯度,从而在晶粒尺寸与致密化程度方面影响合成材料的组织均匀性.此模拟结果为温度梯度的合理控制提供了理论依据,有助于获得组织均匀、晶粒细小且致密性高的复合材料.

原位合成MoSi_2-SiC复合材料的室温增韧

原位合成 ＭＯＳｉ２－ＳｉＣ复合材料的断裂韧性明显高于单一ＭｏＳｉ２的断裂韧性.组织结构的ＴＥＭ与ＨＲＥＭ研究结果表明：原位合成 ＭｏＳｉ２／ＳｉＣ界面为直接的原子结合，无ＳｉＯ２非晶层存在结合对该复合材料的ＫＩｃ断口形貌及压痕裂纹连续扩展路径的观察分析表明，其室温增韧机制为 ＭｏＳｉ２－ＳｉＣ界面间较高的结合力、ＭｏＳｉ２基体晶粒细化及裂纹偏转和桥接．

原位合成MoSi_2-SiC复合材料的高温强化

采用高温压缩实验研究了不同体积分数 ＳｉＣ含量对原位合成 ＭｏＳｉ２—ＳｉＣ复合材料在 １０００－１４００℃ 的屈服强度及流变应力的影响结果表明，与单－ ＭｏＳｉ２材料相比，复合材料的高温强度随 ＳｉＣ含量的增加而明显提高．高温屈服强度 σｙ和第二相 ＳｉＣ粒子间距λＳ服从σＹ＝σ０＋ｋλＳ－１／２关系式结合组织结构的研究结果对其相间障碍强化的高温强化机制进行了初步探讨．

MoSi_2-SiC复合材料的制备及抗热震性能研究

为了提高重结晶SiC材料的性能,先以高纯SiC为原料,水溶性树脂为结合剂,经混练、成型、烘干、烧成(真空,2 400℃保温2 h)后得到重结晶Si C试样;再用物质的量比为2 1的混合均匀的Si粉和Mo粉将放置于石墨坩埚内的重结晶Si C试样掩埋,在真空、2 000℃保温5 h制备出致密MoSi_2-SiC复合材料,研究了溶渗法制备的MoSi_2-SiC复合材料的性能。结果表明:Mo Si_2-SiC复合材料中主相为Si C,还含有10%(w)的Mo Si_2和3%(w)的Mo_5Si_3相,材料的致密度显著提高,抗热震性能显著优于Si_3N_4结合Si C和重结晶Si C材料的。

MoSi_2-SiC复合材料的制备及其抗氧化性研究

先以SiC(粒度分别为≤2.5、≤0.062 mm)为主要原料,水溶性树脂为结合剂,经混练、成型、烘干后得到SiC坯体,再用MoSi_2微粉(d_(50)=3μm)掩埋SiC坯体,在真空条件下2 000℃保温3 h进行熔渗烧结,以直接熔渗法制备出MoSi_2-SiC复合材料,并与R-SiC和Si_3N_4-SiC材料一起进行在空气中于1 600℃的静态抗氧化试验,以对比研究其抗氧化性能。结果表明:经1 600℃氧化75 h后,Mo Si_2-SiC复合材料的抗氧化性优于R-Si C、Si_3N_4-SiC材料的;Mo Si_2在烧结过程中部分发生分解生成了Mo_5Si_3,Mo Si_2、Mo_5Si_3填充于Si C的内部并实现烧结致密化,使Mo Si_2-SiC复合材料的显气孔率显著降低至5.7%;Mo Si_2-SiC复合材料中Mo Si_2、Mo_5Si_3含量(w)分别为10%~15%、3%~5%,1 000℃下的热导率为46.5 W·m^(-1)·K^(-1),显著高于R-SiC和Si_3N_4-SiC材料的。

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。

MoSi_2-SiC抗氧化涂层对碳/碳复合材料弯曲性能的影响

在 C/C复合材料表面制备了 Mo Si2 - Si C抗氧化涂层 ,分析了涂层工艺对 C/C复合材料组织的影响 ,测试了材料的室温弯曲力学性能。结果表明 ,该工艺在 C/C复合材料表面生成抗氧化涂层的同时 ,基材内部的层间和纤维束界面 ,以及孔隙周围也被硅化。C/C复合材料经涂层工艺处理后 ,弯曲断裂行为发生改变 ,弯曲强度明显升高 ,塑性有一定程度的降低。

反应熔渗法制备纳米MoSi_2-SiC复合材料

运用Mo+C坯体反应溶渗法,可以得到MoSi_2-SiC复合材料,其基体相晶粒尺寸为150～600nm,反应生成的SiC相分布均匀,大小为30～160nm之间.该纳米MoSi_2-SiC复合材料强度为214.8MPa,断裂韧性为4.1MPa·m^(1/2),力学性能远高于单相材料.透射电镜研究表明,在复合材料中存在大量的层错和一些位错,也有孪晶存在.

炭/炭复合材料C/SiC/MoSi_2-SiC-Si抗氧化复合涂层(英文)

采用包埋法和料浆涂刷法在C/C复合材料表面制备C/SiC/MoSi2-SiC-Si抗氧化复合涂层。通过扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)以及X射线衍射(XRD)等测试手段对涂层的微观结构、元素分布及晶相组成进行分析,研究涂层试件在1873K静态空气下的抗氧化性能。结果表明:制备的复合涂层主要由MoSi2、SiC和Si构成;其在1873K静态空气下有效保护C/C复合材料达200h,带涂层的C/C复合材料试样氧化失重率仅为3.25%。涂层试样的氧化失重主要是由于涂层表面SiO2的挥发及裂纹、孔洞等缺陷的形成引起的。

Si_3N_(4p)-SiC_w/MoSi_2复合材料的强韧化效果与机制

通过显微组织观察和力学性能测试,对SiC晶须和Si3N4颗粒复合强韧化MoSi2的效果及其作用机制进行了初步研究和探讨。结果表明:复合材料中的SiC晶须和Si3N4颗粒的加入可大幅提高其抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度;弥散强化和细晶强化是复合材料强度提高的主要机制,抗弯强度达到427 MPa;通过晶粒细化、裂纹偏转和分叉等机制的综合作用使复合材料增韧,室温断裂韧度达到10.4 MPa.m1/2。

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％．

熔渗反应法制备MoSi_(2-)SiC复合材料性能的影响因素

用熔渗反应无压烧结技术制备了MoSi2_-SiC复合材料,对制备过程的影响因素进行了分析。研究结果表明:在渗硅温度为1450℃时,反应生成颗粒细小、弥散分布的SiC相,从而使得材料具有较高的抗弯强度;当渗硅温度升高至1750℃时,生成的SiC相发生再结晶长大,使得材料强度下降。成型压力对熔渗硅样品强度影响不大。MoSi2_-SiC复合材料的抗弯强度随SiC相含量的增加在增强相含量为40%时存在一极大值,这是由于当SiC数量超过40%后,SiC粒子的团聚、长大使弥散强化作用降低,从而使材料的断裂强度降低;复合材料电阻率随第二相含量的增加而增加。

MoSi_2-SiC复合材料制备及抗热震性能研究

本文采用直接熔渗法制备二硅化钼-碳化硅(MoSi_2-SiC)复合材料。以碳化硅(SiC)(粒度为0~2.5 mm、≤240目)为主要原料,水溶性树脂为结合剂,经混炼、成型、烘干后得到SiC坯体,再用二硅化钼(MoSi_2)(D_(50)=3μm)粉末掩埋SiC坯体,在真空条件下2000℃保温3 h进行熔渗烧结,制备出MoSi_2-SiC复合材料。采用阿基米德排水法研究了MoSi_2-SiC复合材料的显气孔率、体积密度;采用三点抗弯法测试了MoSi_2-SiC复合材料1400℃抗折强度;采用热线法测试了MoSi_2-SiC复合材料导热系数;采用X射线衍射测试了MoSi_2-SiC复合材料的物相组成;采用SEM测试了MoSi_2-SiC复合材料的显微结构;分别采用风冷法和水冷法对比研究了MoSi_2-SiC复合材料、重结晶碳化硅(R-SiC)、氮化硅-碳化硅(Si_3N_4-SiC)三种材料抗热震性。结果表明:MoSi_2在烧结过程中部分发生分解,生成了Mo_5Si_3,MoSi_2、Mo_5Si_3填充于SiC的内部并实现烧结致密化,使MoSi_2-SiC复合材料的显气孔率显著降低至5.7%,体积密度为3.59 g·cm^(-3)。MoSi_2-SiC复合材料中MoSi_2、Mo_5Si_3含量分别为10wt%~15wt%、3wt%~5wt%。1000℃下MoSi_2-SiC的导热系数为46.5 W·m^(-1)·K^(-1),显著高于R-SiC(28.3 W·m^(-1)·K^(-1))材料、Si_3N_4-SiC(16.8 W·m^(-1)·K^(-1))材料。综上所述,MoSi_2-SiC复合材料的抗热震性能显著优于R-SiC材料、Si_3N_4-SiC材料。

熔盐法制备C/C复合材料表面MoSi_2-SiC涂层的结构与性能

采用两步熔盐法于900～1 000℃下在C/C复合材料表面制备MoSi2-SiC复合涂层,即在含仲钼酸铵的熔盐中制备Mo2C涂层,然后通过熔盐渗硅生成MoSi2-SiC复合涂层。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）与能谱分析（EDS）等方式研究涂层的组织结构,并测试涂层在1 500℃下的抗氧化性能和抗热震性能。同时对涂层氧化后的组织结构进行分析。结果表明：复合涂层主要由MoSi2和SiC两相组成,涂层与C/C基体结合处仅有少量未反应的Mo2C。涂层整体致密,与基体结合良好,均匀地包覆整个基体表面,厚度约为100μm。涂层样品在1 500℃的静态空气中氧化42 h后,涂层表面仍保持完整,质量损失率仅为2.79%。1 500℃下经历30次热震实验后,样品的质量损失率为1.96%,涂层具有良好的抗氧化和抗热震性能。

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.

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.

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.

ZrB_2-SiC和C_(sf)/ZrB_2-SiC超高温陶瓷基复合材料烧蚀机理的研究

通过真空热压工艺制备了ZrB_2-SiC材料和C^(sf)(碳短纤维)/ZrB_2-SiC超高温陶瓷基复合材料.采用氧乙炔火焰在4186.8kW/m^2的热流下分别喷吹烧蚀两种材料180s.ZrB_2-SiC材料表面最高温度达到2406℃,烧蚀后质量烧蚀率为-0.14%,线烧蚀率为-1×10^(-3)mm/s,C_(sf)/ZrB_2-SiC材料表面最高温度达到1883℃,烧蚀后质量烧蚀率为-0.19%,线烧蚀率为-4×10^(-4)mm/s.对两种材料烧蚀表面和剖面的分析发现,ZrB_2-SiC材料烧蚀后由表及里依次形成了疏松ZrO_2氧化层、SiC富集层和未反应层的三层结构,其中SiC富集层能够起到抗氧化的作用.C_(sf)/ZrB_2-SiC材料烧蚀后由外到内分别形成了ZrO_2-SiO_2氧化层、SiC耗尽层和未反应层的三层结构,其中最外层以ZrO_2为骨架,SiO_2弥合其中的结构有效地阻挡了烧蚀中氧的侵入.

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.