[发明专利]耐脆化性能优良的二硅化钼基耐高温氧化材料及发热材料

说明书

技术领域

本发明涉及一类由MoSi₂基材或以70重量％以上的MoSi₂为主成分的基材构成的耐高温氧化材料及发热材料。

背景技术

二硅化钼(MoSi₂)是由Mo与Si按1∶2的摩尔比生成的化合物，它主要通过粉末冶金法来制造。

所说的MoSi₂基材或以MoSi₂为主成分的基材，在高温下的氧化性气氛中，会在其表面上生成以SiO₂为主体的表面保护膜，因此人们正在广泛地研究利用这一特征来制造耐高温氧化材料的第二代材料。而且该基材目前已被广泛地作为发热材料使用。

一般地说，MoSi₂可通过将预定量的Mo粉和Si粉混合和烧结来制造，但由于MoSi₂是一种组成范围很窄的化合物，因此要制成一种完全符合化学理论组成的MoSi₂是非常困难的。

也就是说，在工业上制造和使用的合成MoSi₂基材中通常都含有微量的游离Si或Mo₅Si₃，而且Mo₅Si₃或游离Si在化学分析时所获的结果有较大的部分与MoSi₂中的Mo或Si重叠，因此要对其进行鉴定和定量分析是困难的，尽管有微量的上述杂质混在其中，在市场上仍将它简单地以MoSi₂的标志作为纯的MoSi₂产品出售。

然而，迄今为止在该材料领域中，这些微量元素或其化合物几乎没有引起人们的注意。也就是说，至今仍没有人专门考虑或讨论过通过控制上述那些微量元素或其化合物，来达到使上述耐高温氧化材料或发热材料的耐脆化性最佳化的目的，另外，也没有人简单地暗示过在高温氧化反应中自然产生的Mo₅Si₃能够最终抑制MoSi₂的晶粒生长，除此之外，对最初原料的选定、对实际使用时初期状态的分析或者在高温下使用时与脆化现象的关系等也从未见过文献报导。

迄今为止，MoSi₂基材或以MoSi₂为主成分的耐氧化材料或发热材料都是使用混杂有微量Mo5Si₃或游离Si的MoSi₂粉末作为主原料来制造。通过本发明者们的研究发现，如果对提供实用的烧结品中的微量Mo₅Si₃或游离Si的含量不加以控制，就会导致上述耐氧化材料或发热材料在高温下使用时的耐脆化性不稳定。

发明内容

本发明的目的是通过控制微量游离Si和Mo₅Si₃的含量来抑制上述的脆化现象，从而提供一种耐脆化性和耐久性均优良的MoSi₂基材或以MoSi₂为主成分的耐氧化材料和发热材料。

本发明者们为了解决上述课题而进行了深入的研究，也就是将Mo与Si的配合比例作各种变化来进行合成，并通过将所获的各种合成原料混合来试制其中的游离Si和Mo₅Si₃的含量各异的基材，结果获得了如下的知识。

根据上述理由，传统的MoSi₂基材或以MoSi₂为主成分的耐氧化材料和发热材料发生脆化的主要原因之一，是其中存在按常规的化学分析无法定量测定的微量游离Si。

本发明者们的研究结果表明，为了有效地防止发热材料在高温下使用时的脆化，必须抑制其中Si的含量，以便使得在对烧结体进行X射线衍射法(Cu,Kα)分析时，Si的主峰(2θ=28.440°，按JCPDS规定)衍射强度相当于MoSi₂主峰(2θ=44.684°)衍射强度的1/100以下，优选在1/10000以下，更优选是基本上等于0；另外，为了防止发热材料的脆化，优选使Mo₅Si₃的主峰(2θ=38.405°，按JCPDS规定)衍射强度处于MoSi₂主峰(2θ=44.684°)衍射强度的1/300以上至1/10以下的范围内，如果有超过该数值的过剩Mo₅Si₃存在，就会使发热材料在高温使用时的耐氧化性变差，所以过多的Mo₅Si₃是有害的。