[发明专利]一种制备多孔钼硅硼三相合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于难熔金属多孔材料制备技术领域，主要涉及高熔点、难熔金属间化合物钼硅硼多孔材料的制备方法。

背景技术

多孔材料是包含大量孔隙的材料，与致密材料不同，其具有密度低，比表面积大，比力学性能高和阻尼性能好等特点，是一种具有巨大应用潜力的功能结构材料。目前多孔材料已广泛应用于航空航天、石油化工、原子能、环保、医疗、冶金、建筑和电化学等诸多领域，在国民经济中发挥着日益显著的作用(刘培生.多孔材料引论[M].北京:清华大学出版社,2004.)。

目前在过滤、净化、催化领域使用最广泛的多孔材料是多孔陶瓷与多孔金属材料，多孔金属材料的力学性能、导热性、导电性和抗热震性能很好，但腐蚀抗力和高温氧化抗力不足。多孔陶瓷材料的腐蚀抗力、高温氧化抗力、耐热性、耐磨性优异，但其脆性大，韧性、延展性差并且抗热震性差。多孔陶瓷和多孔金属各自的不足限制了其作为高温过滤、净化、催化材料的应用，因此很有必要开发能结合多孔陶瓷和多孔金属优点的新一代过滤、净化、催化用多孔材料。

Mo-Si-B系金属间化合物具有介于金属与陶瓷之间的化学性质，其中的Mo₅SiB₂-Mo₃Si-Mo₅Si₃三相合金具有高温强度高、蠕变抗力好、韧性和抗热震性优于陶瓷、耐腐蚀性能和抗氧化性能优于金属(与陶瓷相当)的突出优点(Lemberg J A,Ritchie RO.Mo-Si-B Alloys for Ultrahigh-Temperature Structural Applications[J].AdvancedMaterials,2012,24(26):3445-3480.)，是多孔材料的优良选材。目前尚无制备多孔Mo-Si-B合金的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位合成制备Mo₅SiB₂-Mo₃Si-Mo₅Si₃三相合金多孔材料的方法。制备得到的Mo-Si-B多孔材料的抗腐蚀能力优于金属多孔材料，与陶瓷多孔材料相当，且韧性优于陶瓷，适于用作过滤、净化、催化用多孔材料；并且Mo₅SiB₂、Mo₃Si、Mo₅Si₃三相的原位合成与孔隙的产生是一步完成的，此法工艺流程简单，经济性好。

一种制备多孔钼硅硼三相合金的方法，采用原位合成工艺，使用高温气氛烧结炉在氩气气氛保护下常压烧结制备得到Mo-Si-B多孔材料。Mo-Si-B多孔合金中三种相的体积百分比含量范围为：0.4％-99.8％Mo₅SiB₂，0.1％-99％Mo₃Si，0.1％-99％Mo₅Si₃。(三种相的体积百分比范围满足Mo₅SiB₂+Mo₃Si+Mo₅Si₃＝100％)。使用商用Mo粉(2～150μm，≥99.9wt.％)、Si粉(2～150μm，≥99.9wt.％)、B粉(2～150μm，≥99.9wt.％)，将配制的混合粉末加入无水乙醇后混料并干燥，在干燥后的粉末中添加石蜡汽油成形剂，冷压成型，粉末压坯通过常压烧结制备出多孔材料，其具体工艺流程如下：

(1)按所需的Mo₅SiB₂-Mo₃Si-Mo₅Si₃三种相的体积百分比含量，计算出Mo粉、Si粉、B粉的重量百分比，配制出所需的混合粉末，添加适量无水乙醇，置于全方位行星式球磨机中混料12～36h，然后在真空干燥箱中于30-80℃干燥4～8h。

(2)在干燥后的粉末中添加石蜡汽油成形剂(石蜡含量为20wt.％)，石蜡汽油成形剂含量占Mo-Si-B元素粉末和石蜡汽油成形剂总量的5～13wt.％，然后冷压成型。压制好的生坯置于高温气氛烧结炉中常压烧结，烧结气氛为氩气。烧结工艺为：以5～10℃/min从室温升至300～400℃，保温1～2h，再以5～20℃/min升至1500～1650℃，保温1～3h，然后炉冷至室温。