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二硅化钼(MoSi2)因具有高熔点(2030℃左右)、低电阻率(2.2×10-2mΩ·cm)、良好的导热性(28.5W/(m·K))以及优异高温抗氧化性能等特点,作为高温电热元件已获得广泛应用。但MoSi2存在室温脆性、高温抗蠕变性差和400800℃温度范围内易发生“pest”氧化等缺点,限制其应用。如何克服MoSi2的上述缺点,成为多年来研究者们试图解决的难题。再结晶碳化硅(RSiC)具有优异的高温强度、耐腐蚀、抗热震等特性,但因其烧结依靠蒸发-凝聚传质机制,使得烧结过程无收缩,形成连通的多孔结构对力学性能和高温抗氧化能力不利,且纯SiC电阻大、硬度高,加工难度大。利用RSiC的连通气孔结构及在高温下与MoSi2熔体润湿性好的特点,将MoSi2填充到RSiC的孔隙中,制备成具有三维网络结构的MoSi2/RSiC复合材料,一方面可有效解决MoSi2的室温脆性和高温抗蠕变性差等难题;另一方面,可显著提高RSiC的力学性能和抗氧化能力,降低电阻率,有望充分发挥这两种材料的优点,克服其缺点,作为一种新型电热元件或结构材料在高温领域获得应用。本文采用直接熔渗和合金活化熔渗工艺制备了三维网络结构的MoSi2/RSiC复合材料,进一步通过有机前驱体浸渍-裂解(PIP)工艺实现了对其微观结构的调控。研究了复合材料的微观结构和物相组成对其力学性能、导电性能和抗氧化性能的影响。论文开展的主要研究工作及取得的结果如下:1.系统研究了熔渗温度和时间对复合材料微观结构、物相组成、力学性能、抗氧化性能和导电性能的影响。结果表明,MoSi2/RSiC复合材料具有基体与熔渗体均为连续相的三维网络结构,主要由α-SiC、MoSi2和Mo4.8Si3C0.6相组成。复合材料的力学性能、导电性能和抗氧化性能相对RSiC基体均有所提高。经2050℃熔渗1h,制备了高致密MoSi2/RSiC复合材料,具有相对较好的综合性能,其体积电阻率仅为165.3mΩ·cm,经1500℃空气中循环氧化100h的增重仅0.29mg/cm2,氧化后试样的抗弯强度比氧化前提高2.2%。2.以Mo、Si和C粉末为原料,合成了纯度高于98.5%的Mo4.8Si3C0.6粉末,采用固相烧结法制备了Mo4.8Si3C0.6块体材料,并对其热膨胀系数、体积电阻率、力学性能以及抗氧化性能等进行了测试与表征。结果表明,Mo4.8Si3C0.6材料的导电性能良好,但抗氧化性能差,热膨胀系数比SiC和MoSi2大。因此,在复合材料的制备中应尽量避免Mo4.8Si3C0.6相的出现,以降低其对复合材料的力学性能和高温抗氧化性能的不利影响。在熔渗环境中增加Si蒸汽压可有效降低高温下MoSi2与SiC的反应,减少Mo4.8Si3C0.6相的产生。3.以聚碳硅烷(PCS)或酚醛树脂(PF)为原料通过PIP工艺在RSiC基体的孔隙内表面预先沉积薄层无定形SiC(Py SiC)或C,然后再进行MoSi2的熔渗,并增加Si蒸汽压以抑制Mo4.8Si3C0.6相的生成,使MoSi2/RSiC复合材料的两相界面形成薄的Py SiC或C缓冲层,可以有效减少熔渗相中的微裂纹。其中C层比Py SiC层更能实现对复合材料界面层的有效调控,使复合材料的力学性能、导电性能和抗氧化性能得到更大程度的提高。4.采用合金活化熔渗法,在MoSi2中添加低熔点的Si粉和Ti粉作为熔渗体,经1800℃和1900℃熔渗后获得了致密度较高的MoSi2/RSiC复合材料。1800℃熔渗制备的复合材料中存在一定数量的Si和Ti Si2,当熔渗温度提高到1900℃时,熔渗相中的物相由MoSi2、Ti5Si4、SiC和少量Ti C组成,复合材料保留优异的高温性能。合金活化熔渗相比直接熔渗可降低熔渗温度200℃以上,减少高温热冲击对基体的损伤,有利于复合材料综合性能的提高。用该工艺所得复合材料的室温抗弯强度和弹性模量相对基体分别提高了35.7%和46.3%;体积电阻率降至57.6mΩ·cm,相比RSiC降低了近5个数量级。