[发明专利]非金属元素合金化的片层铌钼硅基原位复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种非金属元素合金化的片层铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：Nb-Mo-Si原位复合材料由30～87at％的铌(Nb)、3～40at％的钼(Mo)和10～30at％的硅(Si)组成。

2.根据权利要求1所述的铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：向Nb-Mo-Si原位复合材料中添加0.1～10at％的硼(B)提高Nb-Mo-Si原位复合材料在1200～1500℃高温的强度。

3.根据权利要求1所述的铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：向Nb-Mo-Si原位复合材料中添加0.1～10at％的锗(Ge)提高Nb-Mo-Si原位复合材料在1200～1500℃高温的抗蠕变性。

4.根据权利要求1所述的铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：Nb-Mo-Si原位复合材料具有(Nb，Mo)_ss和(Nb，Mo)₅Si₃两相；在18～25℃的压缩屈服强度为1200～2000MPa，在1200～1500℃的压缩屈服强度为300～900MPa；在1200℃、应力为170MPa、蠕变处理100 h的条件下，蠕变变形量为0.8～1.0％。

5.根据权利要求2所述的铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：Nb-Mo-Si-B原位复合材料具有(Nb，Mo)_ss和(Nb，Mo)₅Si₃两相，且B固溶在(Nb，Mo)₅Si₃相中，在18～25℃的压缩屈服强度为1200～2200MPa，在1200～1500℃的压缩屈服强度为300～1000MPa。

6.根据权利要求3所述的铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：Nb-Mo-Si-Ge原位复合材料具有(Nb，Mo)_ss和(Nb，Mo)₅(Si，Ge)₃两相，在1200℃、应力为170MPa、蠕变处理100h的条件下，蠕变变形量为0.5～1.0％。

7.根据权利要求1、2或3所述的铌钼硅基原位复合材料，其特征在于：原位复合材料成分有Nb₇₂Mo₁₀Si₁₈、Nb₇₀Mo₁₀Si₁₈B₂或者Nb₇₂Mo₁₀Si₁₆Ge₂。

8.一种采用光悬浮区域熔炼定向凝固制备如权利要求1所述的铌钼硅基原位复合材料的方法，其特征在于有下列步骤：

第一步：按Nb-Mo-Si目标成分配比称取纯度为99.99％的铌(Nb)、纯度为99.99％的钼(Mo)、纯度为99.99％的硅(Si)待用；

第二步：将上述称取的目标成分原料放入非自耗真空电弧炉内，抽真空至5×10^-4Pa～1×10^-3Pa，充入高纯氩气至0.5×10⁵Pa，在熔炼温度2700～3000℃下熔炼2～5遍，制得合金锭；

第三步：(A)将第二步制得的合金锭采用线切割加工获得合金料棒和底座棒，然后将其置入光悬浮区域熔炼炉中，料棒悬挂在上杆，底座棒固定在下杆；

(B)抽真空至5×10^-4Pa～1×10^-3Pa，充入流速为1～2L/min氩气，流动的氩气起到冷却的作用，形成适当的温度梯度。料棒和底座棒保持旋转，旋转方向相反，旋转速度为0～50r/min。

(C)对料棒开始加热，加热温度逐渐升高，升温速度为60～100℃/min，直至料棒熔化，然后将料棒与底座棒对接起来。开始抽拉，抽拉速度为0.5～10mm/h，温度梯度100～200K/cm，抽拉5～20h，定向凝固完毕，制得具有片层结构的Nb-Mo-Si原位复合材料。