[發明專利]五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710144487.0
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101177349A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 方雙全;張曉紅;喬英杰;劉愛東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及的是一種復合材料，具體地說是一種MoSi₂基復合材料。本發明還涉及一種MoSi₂基復合材料的制備方法。

二、背景技術

現代航空、航天系統中的某些結構部件要求材料既能在高溫下安全可靠地工作，又具有較低的結構自重，從而盡可能地提高推重比。在高達1600℃的溫度下使用的新型材料必須滿足強度高、抗蠕變、斷裂韌性好、抗氧化和組織性能穩定等方面的要求。而目前正在研究的高溫結構材料中，工程陶瓷因韌化和加工困難、導熱性差和熱循環過程中熱應力等難題，短期內很難投入高溫應用；碳/碳復合材料雖具有高的比強度和比模量，但高溫抗氧化能力太差；陶瓷/陶瓷復合材料抗氧化能力優異，但在整個使用溫度范圍內總是呈現脆性；相比而言，金屬間化合物盡管低溫韌性不足，但還是優于陶瓷，且可以通過合金化或復合化取得明顯增韌效果，因此金屬間化合物是目前高性能高溫結構材料的主要候選材料之一。先后開發的Ni₃Al和Ti₃Al等鋁化物雖然室溫塑性較好、重量輕，但高于650℃抗氧化性低劣，需要施加保護涂層；TiAl在溫度高于800℃也表現出較差的抗氧化性；Al₃Ti則存在熔點較低(1340℃)、成分范圍更窄的缺點。它們均無法滿足在1500℃以上溫度使用的航空燃氣渦輪和空間飛行器框架的要求。C11b結構的MoSi₂作為有潛力的候選材料之一，引起了人們極大的興趣。

目前，MoSi₂基復合材料的制備方法有：機械合金化(MA)、自蔓延高溫合成反應(SHS)、放電等離子體燒結、固態置換反應、反應浸滲等技術。其中MA和SHS應用最為普遍，但MA技術實驗周期過長，一般為幾小時至幾十小時；SHS實驗周期短，但所得的粉體的粒度大，材料不致密。而熱壓燒結法經濟、簡單；所得的制品致密度高；工藝參數易于控制和實現。已經公開報道的MoSi₂基復合材料及其制備方法也較多，例如專利申請號為01141978.4，名稱為“一種制備碳化硅顆粒增強二硅化鉬基復合材料的原位復合方法”；專利申請號為200410027330.6，名稱為“一種二硅化鉬/三氧化二鋁復合材料及其制備方法”；專利申請號為200510057416.8，名稱為“一種抗高溫氧化及耐高溫腐蝕的高溫合金”的專利申請文件中公開的技術方案等。但是沒有找到關于五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料的相關報道。

三、發明內容

本發明的目的在于提供一種具有比強度高、耐高溫、耐腐蝕、抗高溫氧化、抗熱震能力強的五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料。本發明的目的還在于提供一種五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：本發明的五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料由重量百分比為五氧化二鉭1％-7％和MoSi₂93％-99％的粉體經過熱壓燒結制成。

本發明的產品是采用這樣的方法來制作的：按照重量百分比為五氧化二鉭1％-7％、MoSi₂93％-99％的比例將各原料混合均勻，進行超聲波分散和球磨混合后得到干燥粉體，將干燥粉體置于真空熱壓燒結爐中，在1400℃進行燒結得到五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料。其工藝流程為：

MoSi₂粉末+Ta₂O₅粉末→超聲波分散→球磨混合→干燥→過篩→熱壓燒結→樣品

采用本發明的方法制備的五氧化二鉭改性二硅化鉬基復合材料球磨細化顆粒相結合，克服了單獨使用熱壓燒結技術制備MoSi₂基復合材料燒結溫度高的缺點，使燒結溫度降低了200℃。與MA和SHS相比，本發明的方法可以使得到的MoSi₂基復合材料致密、氣孔率小、純度高。

值得指出的是：Ta₂O₅的加入，使得MoSi₂在球磨時引入了大量的晶體缺陷，細化了粉體的顆粒，因而粉末的活性強，利于降低燒結的表觀活化能和燒結溫度。在燒結時由于粉體的細化，增加了顆粒的接觸面積，利于燒結過程中氣體的揮發和物質之間的流動和擴散。Ta₂O₅的加入，通過細化MoSi₂晶粒和裂紋偏轉機制，明顯的改善了MoSi₂的室溫力學性能。

附圖說明

圖1是本發明涉及的熱壓燒結的工藝圖。