[發(fā)明專(zhuān)利]一種放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711244077.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109851366A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高明超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)東青科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/58
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/58;C04B35/65
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設(shè)計(jì)了一種放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷。采用Mo粉和Si粉為原料，所制得的放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷，其硬度、致密化程度、抗彎強(qiáng)度都得到大幅提升。其中，MoSi2陶瓷由MoSi2和少量第二相Mo5Si3/Mo4.8Si3C0.6以及SiO2相組成。隨燒結(jié)溫度升高，第二相Mo5Si3/Mo4.8Si3C0.6的含量增多，且發(fā)生Mo5Si3向Mo4.8Si3C0.6的相轉(zhuǎn)變。隨燒結(jié)溫度升高，基體組織細(xì)化，陶瓷沿晶斷裂比例增加，第二相產(chǎn)生一定的強(qiáng)韌化作用。1100℃燒結(jié)的MoSi2陶瓷綜合性能最佳。本發(fā)明能夠?yàn)橹苽涓咝阅艿腗oSi2陶瓷提供一種新的生產(chǎn)工藝。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種粉末冶金材料，尤其涉及一種放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷。

背景技術(shù)

二硅化鉬是一種鉬的硅化合物，由于兩種原子的半徑相差不大，電負(fù)性比較接近，其具有近似于金屬與陶瓷的性質(zhì)。熔點(diǎn)高達(dá)2030℃，具有導(dǎo)電性，在高溫下表面能形成二氧化硅鈍化層以阻止進(jìn)一步氧化，其外觀為灰色金屬色澤，源于其四方α-型晶體結(jié)構(gòu)，也存在六角形但不穩(wěn)定的β-改性晶體結(jié)構(gòu)。不溶于大部分酸，但可溶于硝酸和氫氟酸。

MoSi2是Mo-Si二元合金系中含硅量最高的一種中間相，是成分固定的道爾頓型金屬間化合物。具有金屬與陶瓷的雙重特性，是一種性能優(yōu)異的高溫材料。并具有極好的高溫抗氧化性，有適中的密度，較低的熱膨脹系數(shù)，良好的電熱傳導(dǎo)性，較高的硬脆性。主要應(yīng)用作發(fā)熱元件、集成電路、高溫抗氧化涂層及高溫結(jié)構(gòu)材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設(shè)計(jì)了一種放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷的制備原料包括：純度＞99.95%，粒徑＜2μm的Mo粉和純度＞99.99%，粒徑＜12μm的Si粉。

放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷的制備步驟為：將原始粉末按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案稱(chēng)重、配料，配好后倒入硬質(zhì)合金球磨罐中進(jìn)行濕磨，球磨時(shí)間為24h。球磨結(jié)束后，將制得的粒料進(jìn)行真空干燥，干燥時(shí)間為90min，干燥溫度為30℃，隨后加入成形劑進(jìn)行制粒。將制好的粉末加至單柱液壓機(jī)中進(jìn)行壓制成形，壓制壓力為180MPa。將制好的壓坯放入脫蠟-低壓燒結(jié)一體爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1160℃，保溫時(shí)間為90min。

放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷的檢測(cè)步驟為：密度采用Archimedes排水法測(cè)定，維氏硬度采用HV5型維氏硬度計(jì)測(cè)定，顯微硬度采用納米壓痕/劃痕綜合力學(xué)性能測(cè)試儀測(cè)量，物相組成采用D250X射線衍射儀分析，抗彎強(qiáng)度采用Ins336材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，三維形貌采用原子力顯微鏡觀察，斷口形貌采用掃描電鏡觀察，成分分析采用能譜儀進(jìn)行。

所述的放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷，MoSi2陶瓷由MoSi2和少量第二相Mo5Si3/Mo4.8Si3C0.6以及SiO2相組成。隨燒結(jié)溫度升高，第二相Mo5Si3/Mo4.8Si3C0.6的含量增多，且發(fā)生Mo5Si3向Mo4.8Si3C0.6的相轉(zhuǎn)變。

所述的放電等離子燒結(jié)原位制備的MoSi2陶瓷，隨燒結(jié)溫度升高，基體組織細(xì)化，陶瓷沿晶斷裂比例增加，第二相產(chǎn)生一定的強(qiáng)韌化作用。1100℃燒結(jié)的MoSi2陶瓷綜合性能最佳，其致密度為99.97%，維氏硬度為11.43GPa，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為421MP和3.6MPa·m1/2。

本發(fā)明的有益效果是：