Me-Mo-Si(Me=W，Nb)系高溫三元金屬硅化物的制備與表征.pdf

1、本文對Me-Mo-Si（Me=W，Nb）系金屬硅化物材料進(jìn)行了初步的探索性研究。 首先，通過機(jī)械球磨活化/熱壓燒結(jié)的工藝方法制備了Mo-W-Si系MSi2型高溫金屬硅化物；隨后，分別利用電弧熔煉/高溫退火以及機(jī)械球磨活化/熱壓燒結(jié)兩種工藝方法制備了Mo-Nb-Si系M5Si3型高溫金屬硅化物。通過XRD、OM、SEM和EDS等分析手段對實驗所制得的試樣進(jìn)行了物相分析、顯微結(jié)構(gòu)觀察和微區(qū)成分確定；并且對合金試樣進(jìn)行了硬度、室溫韌性

2、、抗壓強(qiáng)度和致密度等性能的測定和分析。 研究發(fā)現(xiàn)，對于機(jī)械球磨活化/熱壓燒結(jié)法制備的（Mo1-x，Wx）Si2（x=0，0．2，0．4，0．5）合金試樣，合金元素W加入后，形成了（Mo，W）Si2固溶體，引起MoSi2顯微應(yīng)變增大，晶粒尺寸減小，晶粒尺寸在39．7-48．6nm之間，因此，W元素起到了細(xì)化晶粒、強(qiáng)化基體的作用；而且隨著W元素含量的增多，MoSi2復(fù)合材料的硬度值和抗壓強(qiáng)度明顯增大，相對密度表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢

3、，當(dāng)Mo：W為6：4時，材料的致密度最高，達(dá)到95．32％；但斷口形貌表明，合金主要以穿晶和沿晶的脆性斷裂為主。 分別采用電弧熔煉/高溫退火和機(jī)械活化/熱壓燒結(jié)兩種不同的工藝制得了D88型（Mo1-xNbx）5Si3（x=0，0．1，0．2，0．4，0．6，0．8，1）合金，物相分析表明Mo元素的加入有助于β-Nb5Si3的相穩(wěn)定，Mo-Nb-Si系M5Si3型金屬硅化物復(fù)合材料傾向形成（Mo，Nb）5Si3及β-（Nb，Mo）

4、5Si3固溶體。對于電弧熔煉/高溫退火試樣，少量Nb可以促進(jìn)亞穩(wěn)相MoSi2的生成，但隨著Nb含量的增加亞穩(wěn)相MoSi2消失；Nb在Mo5Si3中的固溶度遠(yuǎn)大于在MoSi2中的固溶度，另外，生成物中可能有少量Mo3Nb2Si3新物質(zhì)生成。顯微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，電弧熔煉試樣的顯微組織在很大程度上受控于合金成份、凝固路徑及凝固速度，組織中存在微裂紋，高溫退火后比退火前的試樣組織均勻，致密度增加。力學(xué)性能測試結(jié)果表明，隨著Nb含量的增高，電弧熔煉

5、/高溫退火制得的試樣硬度值呈現(xiàn)先增高后降低的拋物線規(guī)律，合金最高硬度（HV）達(dá)1616．7，退火后試樣的硬度高于退火前試樣的硬度；壓痕斷裂韌性較低，隨著Nb含量的增加，呈現(xiàn)先降低后升高的規(guī)律，合金韌性沒有明顯改善，微裂紋是引起脆性的重要原因。 對機(jī)械球磨/熱壓燒結(jié)工藝制得的Mo—Nb—Si系M5Si3型金屬硅化物試樣進(jìn)行分析表明，生成相分布較均勻，沒有微裂紋，其斷裂韌性和抗壓強(qiáng)度均明顯優(yōu)于電弧熔煉/高溫退火試樣。而且隨著Nb含量