MoSi2-RSiC復(fù)合材料的PIP-AAMI制備工藝及性能研究.pdf

1、再結(jié)晶碳化硅(RSiC)材料具有優(yōu)異的高溫力學(xué)、抗蠕變、耐腐蝕、導(dǎo)熱等性能，且1400℃以上的強(qiáng)度比室溫強(qiáng)度增加20～30％，同時(shí)其體積電阻率在10-2～102Ω·cm之間可調(diào)，是一種典型的功能結(jié)構(gòu)一體化材料。但RSiC的三維連通孔結(jié)構(gòu)和較高的開(kāi)口氣孔率降低了材料的力學(xué)和高溫抗氧化性能，縮短了使用壽命。二硅化鉬(MoSi2)材料具有熔點(diǎn)高，密度適中，熱膨脹系數(shù)較低，電熱傳導(dǎo)性良好，高溫抗氧化性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。但其低溫脆性大，高溫抗蠕變性較

2、差，限制其在某些工況條件下的應(yīng)用。
　　 本論文以RSiC為基體，通過(guò)酚醛樹(shù)脂(PF）浸漬-裂解(PIP)和MoSi2-Si-X(X=Ti、Cr、Al)合金活化熔滲(AAMI)復(fù)合工藝將RSiC和MoSi2材料的優(yōu)異性能有機(jī)結(jié)合，制備高溫抗氧化和力學(xué)性能優(yōu)異、電熱性能可調(diào)控的功能結(jié)構(gòu)一體化MoSi2-RSiC復(fù)合材料。主要研究了PIP工藝中前驅(qū)體濃度對(duì)RSiC基體結(jié)構(gòu)及熔滲后MoSi2-RSiC復(fù)合材料組成、力學(xué)和導(dǎo)電性能的影響

3、;AAMI工藝中熔滲相的組成、熔滲溫度對(duì)MoSi2-RSiC復(fù)合材料力學(xué)、高溫抗氧化和導(dǎo)電性能的影響，并探討了復(fù)合材料的高溫抗氧化和導(dǎo)電機(jī)理。結(jié)論如下:
　　 (1)采用PIP-AAMI復(fù)合工藝可獲得具有三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密MoSi2-RSiC復(fù)合材料。其中1900℃熔滲所得復(fù)合材料比1800℃熔滲所得復(fù)合材料具有更高的體積密度和更低的開(kāi)口氣孔率;1900℃熔滲MoSi2-Si-Ti、MoSi2-Si-Cr體系所得復(fù)合材料的力

4、學(xué)性能優(yōu)于1800℃熔滲所得復(fù)合材料，而MoSi2-Si-Al體系實(shí)驗(yàn)結(jié)果則相反，1800℃熔滲MoSi2-Si-Al所得復(fù)合材料的抗彎度為171.40MPa，比基體RSiC材料提高了107.63％，而1900℃熔滲該體系所得復(fù)合材料的體積電阻率為2.90mΩ·Cm，顯著低于RSiC材料;相同溫度下熔滲MoSi2-Si-Al的復(fù)合材料比熔滲MoSi2-Si-Ti和MoSi2-Si-Cr的復(fù)合材料體積電阻率小1～2個(gè)數(shù)量級(jí);
　　

5、 (2) PF浸漬-裂解-1900℃熔滲MoSi2-Si-Ti所得復(fù)合材料在1500℃循環(huán)氧化100h的氧化產(chǎn)物為SiO2和TiO2，部分不定型SiO2隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)轉(zhuǎn)變成方石英相SiO2。RSiC、MoSi2和MoSi2-RSiC復(fù)合材料單位面積氧化增重與氧化時(shí)間的關(guān)系均遵循拋物線規(guī)律。PF浸漬-裂解-MoSi2-Si-Ti活化熔滲所得復(fù)合材料的氧化速率常數(shù)(0.05mg2·cm-4·h-1)小于RSiC(0.55mg2·cm4·