三维网络结构MoSi2/RSiC复合材料微观结构调控及性能研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:tu139201103
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
在我国长期的发展与建设过程中,林业生态保护与天然林保护在很长的一段时期内被忽视,部分地区的环保设施与政策严重影响了当地甚至是全国的林业生态环境状况。
基于E/DGaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺研制了Ku波段多功能MMIC芯片。该MMIC集成了数字驱动器和微波电路,内含6bit数控移相器、6bit数控衰减器、3个低噪声放大器、4个数
选取了12、18、24mm的玄武岩纤维,掺量为2、3、4、5、6kg/m~3,进行单轴抗压试验和劈裂抗拉试验,采用双因子方差分析方法对结果进行分析,发现纤维长度相对于纤维掺量来说,对混
介绍了盘锦市农业产业化发展现状,指出加快培育和壮大龙头企业;培植主导产业,加强农产品基地建设;重视科技创新,提高农产品质量和经济效益;建立健全龙头企业与基地风险保障机制;着力
党的十八大报告明确提出“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置”。在支持企业技术创新,促进产业转型升级中,税收发挥着重要的导向作
摘要:随着素质教育的发展,高职院校体育课出现了多种形式的创新,要积极培养高职院校体育课培养学生太极拳的兴趣,促进太极拳的普及与泛化。太极拳是一项比较高健身价值的运动项目。由于学生对太极拳认识不够深,老师的经验也不够充足,在体育课教学上面难免会存在不足,这也阻碍了体育多样性的发展。  关键词:高职院校;太极拳;策略探究  随着体育课越来越受到重视,太极拳在同学们中的认可度逐渐提高。太极拳已经成为学生
摘要:体操运动的过程中,身体的协调能力以及柔韧性均能得到良好的锻炼,使其自身的机体控制能力的得到有效提升,同时体操运动得当的情况下,也可发挥塑造体型的作用。在小学阶段的学生正处于身体发育的重要时期,适当开展体操教学,发挥体操运动的作用,有助于提升小学生的身体素质,对于培训学生的综合素质能力具有积极作用。下文,便对小学体育教学中,体操教学的重要作用进行分析,希望可以有效发挥体操教学的价值。  关键词
摘要:为了加强对初中生的思想道德教育,很多教师在实际教学中渗透德育元素,以此提高学生的人文素养。本文简要分析了几点初中体育教学中德育教育的问题,详细提出了转换教学理念、制定评价体系和创新教学手段等渗透策略,以供参考。  关键词:初中;体育教学;德育教育  体育运动既能增强学生的身体素质,提高运动技能,又能开发智力,锻炼意志,促使学生形成良好的思想品德。很多初中体育教师在教学中进行德育教育渗透,但是
提出了用于描述凸轮组合运动规律的分段建模方法,给出了初始值、等速、等加速、摆线、远休止和近休止6种分段模型和求解器原理。实现了基于分段建模的设计系统。通过叶片泵定
目的探讨电视胸腔镜下二尖瓣置换术的术后疗效及护理。方法随机抽取我科2010年1月~2011年12月行开胸二尖瓣置换术患者30例作为开胸组,在胸腔镜辅助下二尖瓣置换术28例作为胸腔