Kanthal MoSi_2发热元件的组织结构和性能

采用XRD、SEM和EDS等分析了KanthalMoSi2发热元件的微观组织结构和性能。结果表明:其主要组成为MoSi2、铝硅酸盐玻璃相和Mo5Si3;断裂以沿晶断裂为主,并具有一定的解理特征;基体晶粒大小约为9μm,在基体晶粒之间分布着大小不等、呈岛状的黑色物相。MoSi2发热元件表面有一层20μm厚,以SiO2为主,包含少量Al、Ca、Mg、Fe、Na和K的氧化物的玻璃保护膜,保护膜比较均匀平整,和基体之间界面清晰,二者结合紧密,因此具有比较高的物理和力学性能。

镍基合金表面二硅化钼复合涂层的制备和性能

为了改善K403镍基高温合金的高温抗氧化性能,采用大气等离子喷涂在镍基合金表面制备了4种不同结构的MoSi2复合涂层。结果表明:4种结构涂层中K403/NiCoCrAlY/ZrO2/30%(体积分数)ZrO2-MoSi2/MoSi2复合涂层的抗热震性能最好,且该涂层的界面结合强度最高(22.5 MPa)。MoSi2涂层的自身结合强度大于涂层界面结合强度,结合机理以机械咬合式为主。该复合涂层在1 200℃氧化120 h后的质量增加仅为3.42 mg/cm2,提高K403合金和传统氧化锆涂层的抗氧化性能。MoSi2复合涂层表面在高温时生成了一层致密的SiO2保护膜,阻碍了氧的扩散,减轻了过渡层NiCoCrAlY/ZrO2界面处的氧化。

Al对热压MoSi_2材料显微结构的影响

本文研究了添加Al对热压MoSi2材料显微结构的影响，提出了过渡气相烧结的概念．结果表明，Al可消除纯MOSi2材料中的SiO2相，生成Al2O3颗粒．Al原子的扩散引起MOSi2晶格膨胀．由于Al蒸汽排除了孤立气孔内影响烧结的残留气体，从而降低了烧结体的气孔率，同时，MOSi2晶格畸变也促进了烧结．Al粉添加量为3．5Wt％时气孔率最低．

陶瓷矿物改性MoSi_2发热元件的组织结构和性能

以自蔓延高温合成的MoSi2和陶瓷矿物为原料,通过粉末冶金工艺制备了MoSi2发热元件,采用XRD,SEM和EDS等技术分析了MoSi2发热元件的微观组织结构和性能.结果表明:MoSi2发热元件的主要成分为MoSi2,Mo5Si3和陶瓷矿物.加入陶瓷矿物明显活化了MoSi2的烧结,降低了MoSi2的烧结温度,阻止了MoSi2晶粒的过度长大,使得发热元件具有比较均匀的组织结构以及较高硬度和断裂韧性.通电氧化可以使MoSi2发热元件表面生成一层以SiO2为主的含有少量MgO,CaO,NaO,AlO等物质的玻璃相,提高了元件表面保护膜的稳定性.

AlN对MoSi_2材料的显微结构与力学性能的影响

研究了ＡｌＮ对热压ＭｏＳｉ２材料的显微结构与力学性能的影响．结果表明，ＡｌＮ与ＭｏＳｉ２原料中的ＳｉＯ２发生反应，生成Ｘ相等．这些相分布在ＭｏＳｉ２晶粒间具有平行于热压平面的取向．在室温下，添加ＡｌＮ提高了ＭｏＳｉ２材料的断裂韧性，最大为４．５ＭＰａ·ｍ１／２．在高温下（１３５０℃），断裂过程中发生屈服现象，复合材料的高温强度比纯ＭｏＳｉ２材料提高两倍。

MoSi_2发热元件表面保护膜的形貌与结构

采用SEM和EDS技术研究了国外某MoSi2发热元件表面保护膜的成分和微观组织。结果表明:在MoSi2发热元件外表面存在一层光滑致密的厚度超过10μm的玻璃保护膜,膜和基体之间界面清晰,结合紧密,该膜是一种以SiO2为主,含有少量铝、钠、镁和钙氧化物的复合成分的玻璃保护膜;在最外层玻璃保护膜和基体之间存在1~2μm厚的Mo5Si3过渡层;复合成分玻璃保护膜和Mo5Si3过渡层的出现有利于调整保护膜和基体之间热膨胀系数的差异,提高保护膜和基体结合的稳定性,有利于发热元件的高温使用。

原位合成MoSi_2反应烧结SiC-MoSi_2复合材料

将Mo粉和Si粉按1:2的摩尔比,在聚乙烯球磨罐中球磨混合4h,然后与SiC粉按不同的比例配料,加入少量的Al_2O_3微粉和活性炭粉,再共磨混合24h;然后在20MPa的压力下压制成型,在1650℃下、氮气气氛中烧结,保温1h后自然冷却至室温。采用XRD、SEM和EDAX等手段对反应产物的物相组成、组织结构和微区成分进行了分析,结果表明:原位合成MoSi_2反应烧结SiC-MoSi_2复合材料由SiC、MoSi_2以及少量的残余硅组成;其显微组织结构疏松,颗粒堆积呈蜂窝状。根据实验结果,讨论了复合材料显微结构的形成机制,并着重对MoSi_2颗粒聚集区中的空心粒子及其周围分散的小气孔的形成机制进行了阐述。

一种MoSi_2发热元件的组成和结构分析

采用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析技术研究了国外某MoSi2发热元件的组成和结构。结果表明:该MoSi2发热元件的主要组成为MoSi2、Mo5Si3以及以Al2O3和SiO2为主的玻璃相;黑色相和亮色相均匀分布在灰色基体中,亮色相主要伴随黑色相形成;断口以解理穿晶特征为主。MoSi2发热元件表面有一层20μm厚的以SiO2和Al2O3为主的玻璃保护膜,在保护膜表面有大量针状凸起生成。保护膜外表面形貌以及发热元件中黑色相和保护膜表面针状凸起中Al含量的增加是该MoSi2发热元件区别国内外其它MoSi2发热元件的主要特征。

ZrO_2/Si_3N_4颗粒增强MoSi_2基复合材料的显微组织和力学性能

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同体积分数的MoSi2及其复合材料,研究了复合材料的显微组织和力学性能。结果表明:10%ZrO2/20%Si3N4/MoSi2复合材料的致密度、显微硬度、抗压强度、断裂韧性分别为92.3%、15.17 GPa2、105 MPa、6.61 MPa.m1/2。与20%ZrO2/MoSi2复合材料相比,断裂韧性下降2.9%,显微硬度和抗压强度分别提高了22.8%,13.4%;与20%Si3N4/MoSi2复合材料相比,断裂韧性提高了5.3%,显微硬度和抗压强度相近;经500℃氧化300 h,氧化增重与ZrO2和Si3N4单独增强的相近,均是纯MoSi2的1/10左右,抗氧化效果显著。

Nb、Al协同合金化MoSi_2材料的燃烧合成与组织结构

以Mo、Nb、Si、Al元素粉末为原料,采用燃烧合成法制备名义成分分别为(Mo0.97Nb0.03)(Si0.97Al0.03)2、(Mo0.94Nb0.06)(Si0.97Al0.03)2、(Mo0.91Nb0.09)(Si0.97Al0.03)2与(Mo0.88Nb0.12)(Si0.97Al0.03)2等4种不同化含量的合金,研究其燃烧合成行为,分析燃烧合成过程中粉末压坯的燃烧模式、燃烧温度、燃烧波前沿蔓延速率以及产物组成。结果表明:随Nb含量增加,燃烧合成反应模式由螺旋燃烧逐渐转变为稳态燃烧。添加Nb、Al后,合金的最高燃烧温度升高,并随Nb含量增加呈现先升高后降低的变化趋势,其中(Mo0.91Nb0.09)(Si0.97Al0.03)2的燃烧温度最高,达到1 924 K,但燃烧波蔓延速率随Nb含量增加而逐渐降低。XRD结果表明:(Mo0.97Nb0.03)(Si0.97Al0.03)2合金主要由MoSi2构成,含有少量Mo(SiAl)2和Mo5Si3;(Mo0.94Nb0.06)(Si0.97Al0.03)2中开始出现NbSi2相,(Mo0.91Nb0.09)(Si0.97Al0.03)2和(Mo0.88Nb0.12)(Si0.97Al0.03)2合金中Mo5Si3的衍射峰强度进一步降低,而NbSi2的衍射峰略有增强,因而添加Nb有利于形成C40结构的NbSi2,同时抑制Mo5Si3的产生。SEM观察表明合金为多孔结构。

Ti含量对Ti-MoSi2复合材料组织与性能的影响

以MoSi2粉末与Ti粉末为原料,采用放电等离子烧结法制备Ti含量(质量分数,下同)分别为40%,50%,60%,70%的4组Ti-MoSi2复合材料,对材料的组织形貌以及密度、显微硬度和断裂韧性等性能进行表征和测试。结果表明:4组Ti-MoSi2复合材料组织中均出现核−壳结构,主要由Ti5Si3和Mo3Si组成,当Ti含量达到70%时,出现了单质Ti。随Ti含量增加,Ti-MoSi2复合材料的密度和显微硬度降低,断裂韧性增大。4组Ti-MoSi2复合材料的密度分别为5.54,5.34,5.24和5.16 g/cm^3,显微硬度分别为8.54,8.22,8.13和8.02 GPa,断裂韧性分别为7.02,10.36,11.62和24.52 MPa·m^1/2。

不同气氛制备的MoSi_2/Al_2O_3复合材料显微结构与介电性能

采用固相烧结法制备MoSi_2/Al_2O_3复合材料,研究了空气、真空、Ar气氛对显微结构及介电性能的影响。结果表明:Ar气氛下试样烧结性能好于真空及空气气氛,MoSi_2颗粒被Al_2O_3包覆且分散均匀;3种气氛下烧成的试样均含MoSi_2、Al_2O_3和Mo_5Si_3相,而空气下发现有SiO_2,真空及Ar保护气氛有少量Mo;空气气氛下烧成的复合材料气孔率最大,断裂韧性与抗弯强度最低;Ar保护气氛烧成后试样的断裂韧性与抗弯强度分别达到9.70 MPa·m^(1/2)与179.5 MPa。随频率的增加,不同烧结气氛制备的MoSi_2/Al_2O_3复合材料的介电常数和介电损耗均降低;随着烧结气氛从空气、真空、Ar气的变化,复合材料介电常数的实部和虚部均增加。