專利名稱：制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬材料的方法
制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬材料的方法技術領域
本發明屬于高溫結構材料技術領域，尤其是涉及一種制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬材料的方法。
背景技術：
MoSi2以其較高的熔點、極好的高溫抗氧化性、適中的密度、良好的導熱導電性、可進行電火花加工、好的耐磨性、高的抗熱震性和可貴的R特性而被認為是一種非常有前途的高溫(1200 1600°C )結構材料。但是MoSi2存在室溫韌性低、高溫蠕變抗力不足以及低溫加速氧化即“Pesting”現象三大缺陷，從而限制了它作為結構材料的應用。經過一個多世紀的發展，MoSi2低溫“Pesting”現象得到比較清楚的認識，主要是由于材料中預先存在的裂紋、空洞和夾雜等缺陷，為氧的進入提供了通道，在發生Mo、Si無選擇性氧化的過程中伴隨有大約250 %的體積膨脹效應，引起大的內應力，致使裂紋得到擴展，最終導致材料發生粉碎性破壞，通過致密化(> 95% )工藝或高溫預氧化處理可以避免低溫“Pesting” 現象。所以，目前關于MoSi2W研究主要集中在室溫增韌和高溫補強兩個方面。室溫增韌和高溫補強的主要方法為合金化和復合化。
合金化的目的主要是降低材料的BDTT轉變溫度，在MoSi2中Mo-Si之間是很強的共價鍵，正是這個共價鍵使材料產生脆性。因此，弱化Mo-Si鍵比弱化Si-Si鍵顯得更加重要。Waghmare從第一原理出發計算了表面能和表面原子堆垛層錯能，并建立了關于影響 BDTT轉變的標準，計算結果認為用V、Nb、Tc和Re取代Mo，Mg、Al、Ge和P取代Si是合金化的可行元素，實驗結果證實加入合金元素V、Nb、Mg、Al在提高材料的延性方面十分有效。而 Al是很早就進入研究的合金化元素，從Mo-Si-Al相圖出發，Al在T-MoSi2中的最大固溶度僅有大約4%，如果添加過多的Al，則MoSi2的晶體結構從T-MoSi2轉變為H-MoSi2,H-MoSi2 屬于C40結構，是一種亞穩相。Costa等系統的研究了 Al的加入(2. 5 8. Iwt% )對多晶 MoSi2組織結構和強韌性的影響，他們觀察到加入4. 的Al，MoSi2依然保持T型晶體結構，而加入8. Iwt % Al則導致MoSi2從T-H型晶體結構的轉變，加入Al之后材料的室溫硬度得到了明顯的改善。
復合強韌化在多種材料中都取得了良好效果。自從20世紀50年代初，Maxwell W A首次提出把MoSi2作為結構材料的設想，他就開始了 MoSi2-Al2O3復合材料的研究。目前復合強韌化MoSi2在美國、歐洲、日本和中國都得到極大重視，各國學者先后分別就SiC、 Si3N4^ZrO2以及半穩定性&02(PSZ)、TiC、Ti&、ZrB2、Al2O3和HfO2顆粒、晶須或纖維單元甚至多元增強MoSi2展開了從組織結構到性能和機理的研究。
但是，單一的合金化或復合化都難以取得滿意的效果，不能從根本上改變MoSi2室溫韌性差和高溫強度低的現狀，所以有必要開展合金化結合復合化的研究，制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。發明內容3
本發明的目的在于提供一種制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬材料的方法，期望能解決MoSi2室溫韌性差和高溫強度低的問題，并且方法簡單，設備簡便，合成速度快。
本發明的工藝為
(1)原料準備將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照15.6 32.8m0l% Mo、 42. O 65. 6mol% Si、l. 3 31. 8mol% A1、0. 3 10. 6mol% MoO3 的摩爾比例混合均勻。
(2)將混合粉末壓制成坯體。
(3)將混合粉末坯體放入自制燃燒合成裝置中，在保護性氣氛或真空環境中點燃混合粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
與已有技術相比，本發明采用燃燒合成技術，通過一步法可以合成合金化結合復合化二硅化鉬基復合材料，并且三氧化二鋁和二硅化鉬屬于冶金結合，有利于最終材料性能的提高。和機械合金化、反應燒結等工藝相比，本發明具有工藝簡單、設備簡便、省時、節能、成本低、污染少的優點。
圖1為本發明獲得產物的X射線衍射圖譜，可以看出，根據本發明能夠得到鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
圖2為本發明獲得產物的X射線衍射圖譜，可以看出，根據本發明能夠得到鋁合化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
具體實施方式
實施例1.將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照32. 8mol % Mo,65. 6mol % Si、 1. 3mol % Al、0. 3mol % MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，在保護性氣氛環境中點燃粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
實施例2.將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照27. 8mol % Mo,59. 2mol % Si、 9. 7mol % Al、3. 3mol % MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，在保護性氣氛環境中點燃粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
實施例3.將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照27. 9mol % Mo,56. Omol % Si、 12. 8mol % Al、3. 3mol % MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，在保護性氣氛環境中點燃粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
實施例4.將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照22. Omol % Mo,46. Omol % Si、 25. 2mol % Al,6. 8mol % MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，在保護性氣氛環境中點燃粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
實施例5.將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照15. 6mol % Mo,42. Omol % Si、 31. 8mol % Al、10. 6mol % MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，在真空環境中點燃粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
實施例6.將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照30. 7mol % Mo,45. Imol % Si、 22. 6mol % Al、1. 6mol % MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，在真空環境中點燃粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
權利要求
1. 一種制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬材料的方法，其特征在于，工藝為a.原料準備將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照15.6 32. 8mol % Mo,42. 0 65. 6mol% SiU. 3 31. 8mol% A1.0. 3 10. 6mol% MoO3 的摩爾比例混合均勻；b.將混合粉末壓制成坯體。c.將混合粉末坯體放入自制燃燒合成裝置中，在保護性氣氛或真空環境中點燃混合粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。
全文摘要
一種制備鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬材料的方法，屬于高溫結構材料技術領域。工藝為將鉬粉、硅粉、鋁粉和三氧化鉬粉，按照15.6～32.8mol％Mo、42.0～65.6mol％Si、1.3～31.8mol％Al、0.3～10.6mol％MoO3的摩爾比例混合均勻，將混合粉末壓制成坯體，把坯體放入自制燃燒合成裝置中，抽真空排除其中的空氣，在保護性氣氛或真空環境中點燃混合粉末坯體，發生化學反應合成鋁合金化結合三氧化二鋁復合化二硅化鉬基復合材料。本發明采用燃燒合成技術，通過一步法合成合金化結合復合化二硅化鉬基復合材料，其中第二相三氧化二鋁和基體屬于冶金結合，有利于最終材料性能的提高，并且具有工藝簡單、設備簡便、省時、節能、成本低、污染少的優點。
文檔編號C22C1/05GK102517486SQ20121000237
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者馮培忠, 強潁懷, 牛繼南, 王曉虹, 郭瑞霞, 顧永琴 申請人:中國礦業大學