[发明专利]基于硅化物的复合材料及其生产方法

权利要求书

1.一种基于硅化物的复合材料，包含

-Mo、B、W、Nb、Ta、Ti、Cr、Co、Y或其组合的硅化物，

- 20-40重量%Si₃N₄，

- 0.5-8重量%Y₂O₃，

- 0.5-6重量%CeO₂，

- 至多4重量%杂质，所述杂质包括Al、C、Fe、Ca、O、N或其组合。

2.权利要求1所述的材料，其中所述硅化物选自MoSi₂、Mo₅SiB₂、Mo₃Si、Mo₅SiB₂、α-Mo-Mo₅SiB₂-Mo₃Si、WSi₂、NbSi₂、TaSi₂、TiSi₂、CrSi₂、CoSi₂、YSi₂、Mo₅Si₃、Ti₅Si₃及其组合。

3.权利要求1或2所述的材料，包含：

- 20-40重量%Si₃N₄，

- 0.5-6重量%Y₂O₃，

- 0.5-4重量%CeO₂，

- 0.1重量%Al，

- 0.5重量%C，

- 0.1重量%Fe，

- 0.1重量%Ca，

- 1.5重量%O，

- 0.5重量%N，

余量为MoSi₂。

4.权利要求1或2所述的材料，其中所述材料具有小于0.5%的孔隙率，4-5g/cm³的密度，定向凝固的颗粒结构和50-150μm的平均颗粒尺寸。

5.权利要求4所述的材料，所述材料具有在23℃下高于700MPa和在900℃下高于550MPa的极限拉伸强度(UTS)。

6.权利要求4所述的材料，所述材料具有在23℃下高于300GPa和在900℃下高于290MPa的杨氏模量(E)。

7.权利要求4所述的材料，所述材料具有在23℃下高于5MPa/m和在900℃下高于10MPa/m的应力强度因子临界值(Kc)。

8.权利要求4所述的材料，所述材料包含α-Si₃N₄和β-Si₃N₄，后者是针状的。

9.燃气涡轮热气路径(HGP)部件，所述部件是叶片、喷嘴或护罩，由权利要求1-8中任一项所述的材料制成。

10.一种生产权利要求1-8中任一项所述的基于硅化物的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供硅化物、Si₃N₄和至少一种氧化物的粉末，

ii)均匀共混所述粉末，

iii)将至少第一层共混粉末置于支撑表面上，

iv)通过启用功率源熔化所述粉末的至少一部分，所述源具有150-1000W的能量功率，和

v)使所述熔化的粉末冷却并凝固，从而获得所述基于硅化物的复合材料。

11.权利要求10所述的方法，其中步骤iv)通过直接金属激光熔化(DMLM)、选择性激光熔化(SLM)、选择性激光烧结(SLS)、激光金属成形(LMF)或电子束熔化(EBM) 进行。