[發(fā)明專利]一種三氧化二鋁和二硅化鉬復合材料及其制備方法在審

申請?zhí)枺?/td>	201310033707.8	申請日：	2013-01-29
公開（公告）號：	CN103058661A	公開（公告）日：	2013-04-24
發(fā)明（設計）人：	馮培忠;王建棟;郭瑞霞;宋彬彬;牛繼南;強穎懷	申請（專利權）人：	中國礦業(yè)大學
主分類號：	C04B35/58	分類號：	C04B35/58;C04B35/622
代理公司：	北京華誼知識產(chǎn)權代理有限公司 11207	代理人：	劉月娥
地址：	221116***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種氧化二硅化鉬復合材料及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發(fā)明屬于復合材料技術領域，尤其是涉及一種三氧化二鋁和二硅化鉬復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對高溫環(huán)境下工作的結(jié)構材料提出了越來越高的要求，例如隨著航空航天事業(yè)、汽車工業(yè)以及先進能源等技術的進步，特別是航空航天飛行器中發(fā)動機和汽車制造中渦輪增壓器轉(zhuǎn)軸、電熱塞、閥門以及先進的渦輪引擎等部件上，要求金屬材料具有高比強度、高比模量、優(yōu)良的耐高溫持久性能、能在高溫氧化性氛圍中長期工作，以及較好的耐腐蝕性能等，因此開發(fā)出一種性能優(yōu)越的耐高溫結(jié)構材料已經(jīng)非常迫切。金屬間化合物二硅化鉬（MoSi₂）具有金屬和陶瓷的雙重特性以及良好的綜合力學性能，因此有望成為一種新型高溫結(jié)構材料。

MoSi₂是Mo-Si二元系合金中含硅量最高的一種金屬間化合物。這種結(jié)構的MoSi₂中，Mo-Mo原子結(jié)合為金屬鍵，Si-Si原子結(jié)合為共價鍵，而Mo-Si原子間結(jié)合具有金屬鍵和共價鍵共存的特征，所以MoSi₂又可以稱作金屬陶瓷，其主要優(yōu)點為：(l)足夠高的熔點(T_m，2020℃)，若按0.8T_m估算，其工作溫度在1600℃以上；(2)適中的比重(6.24g/cm³)，低于目前航空用Ni基合金的比重(8.44?g/cm³)；(3)極好的高溫抗氧化性，抗氧化溫度可達1600℃左右，是金屬硅化物中最好的。在高溫下(>800℃)，MoSi₂表面形成一層致密的SiO₂保護層，從而阻止了氧的進一步擴散。然而MoSi₂在450~550℃有加速氧化即“PEST”現(xiàn)象，但研究表明，“PEST”現(xiàn)象并不是MoSi₂的本質(zhì)特征，致密的(致密度>98%)、無裂紋、少空洞、無應力的MoSi₂材料不會發(fā)生“PEST”現(xiàn)象。(4)具有脆性-韌性轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變溫度(BDTT，brittle-to-ductile?transition?temperature)一般在900~1000℃左右。這種特性不但有可能預報MoSi₂在高溫下的斷裂失效，而且可以用傳統(tǒng)工藝進行熱加工。另一方面，MoSi₂在BDTT以下具有脆性，室溫斷裂韌性較低，在BDTT以上具有塑性，但高溫強度低。此外，MoSi₂具有較低的熱脹系數(shù)以及良好的電熱傳導性，可進行放電加工，并且MoSi₂資源豐富，既無環(huán)境污染，又可再生制備。

目前國內(nèi)外關于MoSi₂的研究主要集中在低溫增韌和高溫補強方面，其工藝方法有合金化和復合化兩種。MoSi₂與SiC、Al₂O₃、ZrO₂、Si₃N₄、WSi₂、TiC以及TiB₂等有很好的化學相容性，以顆粒、晶須和纖維等第二相作為增強相制備的復合材料，其強度有很大提高，且低溫脆性也有所改善。

Al₂O₃具有更高的熔點（2054℃），更低的密度（3.95?g.cm^-3），良好的力學性能和化學穩(wěn)定性，價格低廉，Al₂O₃和MoSi₂在20℃～1400℃表現(xiàn)出優(yōu)良的熱膨脹系數(shù)匹配特性，在Al₂O₃增強MoSi₂基復合材料中，不會產(chǎn)生熱應力裂紋，因而Al₂O₃是一種非常有潛力的第二相增強材料。