[發(fā)明專利]三元硅化物

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710040751.6
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN101050501A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱鷗;張瀾庭;張芳;單愛黨;吳建生
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C27/00
• 分類號(hào): C22C27/00;C22C27/02;C22C27/04;C01B33/06
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種耐高溫材料技術(shù)領(lǐng)域的化合物，具體地是一種三元硅化物。

背景技術(shù)

在航空、汽車等領(lǐng)域工業(yè)零件生產(chǎn)中，需要高性能材料在1100-1500℃高溫下工作，這導(dǎo)致了對于耐高溫金屬硅化物的大量研究和發(fā)展，包括金屬間化合物、多相合金和復(fù)合材料。Mo，W，Ti，Nb和Cr的硅化物具有高熔點(diǎn)，強(qiáng)度保留和強(qiáng)韌性，并且可能具有優(yōu)良的高溫抗氧化性能，是理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。這類結(jié)構(gòu)材料在應(yīng)用上主要局限性在于他們在室溫下固有的脆性和低斷裂韌性。這些問題可以通過合金化或調(diào)整微觀結(jié)構(gòu)或采用新型的加工工藝。

以C11b、C40和C54結(jié)構(gòu)的偽二元硅化物中，如MoSi₂/NbSi₂，MoSi₂/TaSi₂，MoSi₂/TiSi₂，MoSi₂(C11b)和NbSi₂(C40)是兩種在高溫下極具潛力的結(jié)構(gòu)材料。金屬化合物MoSi₂具有熔點(diǎn)高、密度低、高溫抗氧化性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是低溫韌性差與高溫(＞1200℃)抗蠕變性能不足等缺陷阻礙了它的實(shí)際應(yīng)用。通過加入如Al₂O₃、SiC、Si₃N₄、ZrO₂等陶瓷顆粒對材料進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化，可以顯著提高材料的斷裂韌性、高溫強(qiáng)度和抗蠕變性，但陶瓷在較低溫度下抗熱震性能和韌性差造成材料的可靠性不足。NbSi₂優(yōu)點(diǎn)是在低溫下仍然能夠產(chǎn)生塑性變形，具有反常強(qiáng)化現(xiàn)象，尤其到1400℃出現(xiàn)最大值。C11b穩(wěn)定元素Mo和W的添加還可以提高NbSi₂異常強(qiáng)化峰值溫度。但是NbSi₂的高溫抗氧化性能較差。作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，機(jī)械性能和抗氧化性能是兩大基本要求。改善MoSi₂性能的可能途徑是與其他性能相近的硅化物進(jìn)行復(fù)合，具有C40結(jié)構(gòu)的NbSi₂有望改善C11_b結(jié)構(gòu)MoSi₂力學(xué)性能。MoSi₂和NbSi₂可以形成有限互溶二元體系，其名義成分(原子百分比)可表示為(Mo_1-xNb_x)Si₂。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Umakoshi等在《Materials?Science?andEngineering》(《材料科學(xué)與工程》，1999年，A239-240：102頁-108頁)上發(fā)表的“Effect?of?alloying?elements?on?anomalous?strengthening?of?NbSi₂-based?silicideswith?C40?structure”(“在C40結(jié)構(gòu)的NbSi₂基硅化物中進(jìn)行合金添加對異常強(qiáng)化的影響”)論文中，對該體系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)雙相MoSi₂(C11_b)/NbSi₂(C40)合金具有很高的高溫強(qiáng)度。NbSi₂在低溫下仍然能夠產(chǎn)生塑性變形，并且能夠?qū)oSi₂產(chǎn)生反常強(qiáng)化，在1400℃時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)化最高峰；而且MoSi₂和NbSi₂兩相在接近其熔點(diǎn)的溫度下仍然能夠穩(wěn)定存在，但是該合金的抗氧化性能差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三元硅化物。本發(fā)明可用于耐高溫材料，使其能替代MoSi₂材料，克服MoSi₂材料低溫韌性差與高溫(＞1200℃)抗蠕變性能不足，具有在高溫下的抗氧化性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，按原子百分比，本發(fā)明化合物的化學(xué)式為(Mo_1-xNb_x)Si₂。

所述的X，X＝0。

所述的X，X＝0.05。

所述的X，X＝0.1。

所述的X，X＝0.15。

所述的X，X＝0.2。

所述的X，X＝0.3。

所述的X，X＝0.4。

所述的X，X＝0.5。

所述的X，X＝0.9。