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二硅化钼是一种金属间化合物,由于具有高熔点(2030℃)、低密度(6.24g/cm3)、高的弹性模量和较好的高温抗氧化性,在高温结构材料领域具有很大的应用潜力。但二硅化钼室温韧性低和高温强度差是实现其在高温结构材料领域实际应用的障碍。
本论文运用合金化和复合化的方法对二硅化钼进行室温增韧研究。采用合金化的方法制备了Nb/MoSi2复合材料;采用复合化的方法制备了ZrO2/MoSi2基复合材料,采用原位合成的方法制备了SiC/MoSi2原位复合材料,实验结果表明,Nb、ZrO2和SiC三种增韧体对MoSi2均具有一定的增韧作用。实验中采用正交试验的方法对三种复合材料的制备工艺和成分进行优化设计,找出制备复合材料的最佳方案;用真空热压烧结炉中烧结试样;用X射线衍射仪分析复合材料物相;用压痕裂纹法测量试样的断裂韧性;用电子万能试验机测量试样的室温弯曲强度,用扫描电镜观察分析试样断口的微观组织。最后,在前面实验的基础上,运用Nb、ZrO2、SiC中两种或三种增强体的协同作用,制备了多种增强体MoSi2基复合材料。其中(5wt%Nb-5wt%SiC)/MoSi2基复合材料具有良好的综合力学性能,测试结果表明,该复合材料的显微硬度为12.86GPa,断裂韧性为11.42MPa·m1/2,弯曲强度为470MPa。分别比纯MoSi2材料提高了31.2%、223.5%和73.4%。这说明,在原位反应生成增韧体SiC的基础上,加入合金元素Nb,发挥两种增韧体的协同作用,能够对MoSi2材料产生非常明显的增韧效果和一定的补强作用。另外,对复合材料的增韧机理进行了分析研究。