[发明专利]一种聚合物裂解-反应热压制备纳米SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的方法无效
申请号: | 200710035810.0 | 申请日: | 2007-09-26 |
公开(公告)号: | CN101157556A | 公开(公告)日: | 2008-04-09 |
发明(设计)人: | 彭可;易茂中;冉丽萍;葛毅成;方勋华 | 申请(专利权)人: | 中南大学 |
主分类号: | C04B35/58 | 分类号: | C04B35/58;C04B35/78;C04B35/65;C01B31/36 |
代理公司: | 长沙市融智专利事务所 | 代理人: | 颜勇 |
地址: | 410083湖南省长*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 聚合物 裂解 反应 热压 制备 纳米 sic 颗粒 增强 mosi sub 复合材料 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种聚合物裂解-反应热压制备纳米SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的方法。
背景技术
金属间化合物MoSi2以其高熔点(2030℃)、较低密度(6.24g/cm3)、优异的高温抗氧化性和耐蚀性、良好的导电导热性而成为新型高温结构材料的研究热点之一。然而MoSi2的室温脆性和低的高温强度限制了其作为高温结构材料和发热体材料的应用。复合化是强韧化MoSi2的一种有效方法。MoSi2与SiC、Al2O3、ZrO2、Si3N4、TiC以及TiB2等陶瓷有很好的化学相容性,以颗粒、晶须和纤维等第二相作为增强剂制备的MoSi2基复合材料,其强度有很大提高,且低温脆性也有所改善,这类材料越来越引起人们的关注。SiC不仅具有很高的高温强度,而且与MoSi2具有良好的热力学稳定性以及类似的氧化过程。因此,在MoSi2基复合材料中SiC是目前使用和研究最多的增强相之一。
SiC颗粒增强MoSi2复合材料的强韧性得到了较大的改善,而且还表现出比纯MoSi2更好的高温抗氧化性。SiC颗粒增强MoSi2复合材料存在的最大问题是基体与SiC的热膨胀系数差所引起的基体开裂。研究表明,SiC颗粒在小于临界尺寸20μm时,不造成复合材料发生界面裂纹。因此,优化SiC的晶粒尺寸、分布和体积分数,进而控制SiC增强相周围的热应力场,是防止基体开裂并进一步改善力学性能的关键。原位复合技术是制备可控制组织的SiC颗粒增强MoSi2复合材料的有效方法。其中,放热弥散(XDTM)工艺、固态置换反应工艺等最为成功。原位复合技术的优点在于可以引入大范围热力学稳定增强相,并控制其组织形态,与传统制备方法相比,获得的组织中玻璃相较少。利用放热弥散工艺制备的MoSi2-SiC复合材料的断裂韧性与SiC晶须增强的MoSi2基复合材料相当,而比一般外加SiC颗粒增强的复合材料断裂韧性(~3MPa·m1/2)高出近两倍。美国北大西洋实验室用固态置换反应法制备了MoSi2-SiC复合材料,SiC粒子的尺寸和空间分布还要由于放热弥散工艺,其室温抗弯强度和断裂韧性分别是475MPa和6.73MPa·m1/2,高温抗弯强度和断裂韧性分别是112MPa(1200℃)和10.53MPa·m1/2(1050℃)。
将纳米级陶瓷第二相作为弥散相均匀分布在微米级基质中,组成纳米复合材料,是材料强韧化的有效方法。Suzuki和Niihara采用超细MoSi2粉和纳米SiC粉,用传统粉末冶金热压工艺制备了15vol%SiC/MoSi2纳米复合材料。但是,纳米SiC颗粒在传统粉末冶金工艺中难以分散,易团聚,且采用的超细MoSi2粉在制备过程中易吸附大量的氧,导致在复合材料中纳米SiC颗粒难以均匀分布且存在一定数量的SiO2。该复合材料和纯MoSi2在1200℃的高温抗弯强度分别为278和217MPa。Lee和Hecht采用聚合物裂解-热压工艺制备了15vol%SiC/MoSi2纳米复合材料,其1250℃的高温抗弯强度为606MPa。具体工艺为:首先将聚碳硅烷均匀涂覆在MoSi2颗粒表面,通过高温裂解得到表面粘有纳米SiC颗粒的复合粉末,然后通过热压致密化得到SiC/MoSi2纳米复合材料。该材料中纳米SiC颗粒较均匀分布在基体中,但是,聚碳硅烷裂解产物中,除SiC外,还有12.3wt%的游离炭。在裂解过程中游离炭会与MoSi2反应生成Mo5Si3和SiC,而Mo5Si3会严重降低复合材料的抗氧化性能。
发明内容
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