专利名称：制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼材料的方法
制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼材料的方法技术领域
本发明属于高温结构材料技术领域，尤其是涉及一种制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼材料的方法。
背景技术：
MoSi2以其较高的熔点、极好的高温抗氧化性、适中的密度、良好的导热导电性、可进行电火花加工、好的耐磨性、高的抗热震性和可贵的R特性而被认为是一种非常有前途的高温(1200 1600°C )结构材料。但是MoSi2存在室温韧性低、高温蠕变抗力不足以及低温加速氧化即“Pesting”现象三大缺陷，从而限制了它作为结构材料的应用。经过一个多世纪的发展，MoSi2低温“Pesting”现象得到比较清楚的认识，主要是由于材料中预先存在的裂纹、空洞和夹杂等缺陷，为氧的进入提供了通道，在发生Mo、Si无选择性氧化的过程中伴随有大约250 %的体积膨胀效应，引起大的内应力，致使裂纹得到扩展，最终导致材料发生粉碎性破坏，通过致密化(> 95% )工艺或高温预氧化处理可以避免低温“Pesting” 现象。所以，目前关于MoSi2W研究主要集中在室温增韧和高温补强两个方面。室温增韧和高温补强的主要方法为合金化和复合化。
合金化的目的主要是降低材料的BDTT转变温度，在MoSi2中Mo-Si之间是很强的共价键，正是这个共价键使材料产生脆性。因此，弱化Mo-Si键比弱化Si-Si键显得更加重要。Waghmare从第一原理出发计算了表面能和表面原子堆垛层错能，并建立了关于影响 BDTT转变的标准，计算结果认为用V、Nb、Tc和Re取代Mo，Mg、Al、Ge和P取代Si是合金化的可行元素，实验结果证实加入合金元素V、Nb、Mg、Al在提高材料的延性方面十分有效。而 Al是很早就进入研究的合金化元素，从Mo-Si-Al相图出发，Al在T-MoSi2中的最大固溶度仅有大约4%，如果添加过多的Al，则MoSi2的晶体结构从T-MoSi2转变为H-MoSi2,H-MoSi2 属于C40结构，是一种亚稳相。Costa等系统的研究了 Al的加入(2. 5 8. Iwt% )对多晶 MoSi2组织结构和强韧性的影响，他们观察到加入4. 的Al，MoSi2依然保持T型晶体结构，而加入8. Iwt % Al则导致MoSi2从T-H型晶体结构的转变，加入Al之后材料的室温硬度得到了明显的改善。
复合强韧化在多种材料中都取得了良好效果。自从20世纪50年代初，Maxwell W A首次提出把MoSi2作为结构材料的设想，他就开始了 MoSi2-Al2O3复合材料的研究。目前复合强韧化MoSi2在美国、欧洲、日本和中国都得到极大重视，各国学者先后分别就SiC、 Si3N4^ZrO2以及半稳定性&02(PSZ)、TiC、Ti&、ZrB2、Al2O3和HfO2颗粒、晶须或纤维单元甚至多元增强MoSi2展开了从组织结构到性能和机理的研究。
但是，单一的合金化或复合化都难以取得满意的效果，不能从根本上改变MoSi2室温韧性差和高温强度低的现状，所以有必要开展合金化结合复合化的研究，制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。发明内容3
本发明的目的在于提供一种制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼材料的方法，期望能解决MoSi2室温韧性差和高温强度低的问题，并且方法简单，设备简便，合成速度快。
本发明的工艺为
(1)原料准备将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照15.6 32.8m0l% Mo、 42. O 65. 6mol% Si、l. 3 31. 8mol% A1、0. 3 10. 6mol% MoO3 的摩尔比例混合均勻。
(2)将混合粉末压制成坯体。
(3)将混合粉末坯体放入自制燃烧合成装置中，在保护性气氛或真空环境中点燃混合粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
与已有技术相比，本发明采用燃烧合成技术，通过一步法可以合成合金化结合复合化二硅化钼基复合材料，并且三氧化二铝和二硅化钼属于冶金结合，有利于最终材料性能的提高。和机械合金化、反应烧结等工艺相比，本发明具有工艺简单、设备简便、省时、节能、成本低、污染少的优点。
图1为本发明获得产物的X射线衍射图谱，可以看出，根据本发明能够得到铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
图2为本发明获得产物的X射线衍射图谱，可以看出，根据本发明能够得到铝合化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
具体实施方式
实施例1.将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照32. 8mol % Mo,65. 6mol % Si、 1. 3mol % Al、0. 3mol % MoO3的摩尔比例混合均勻，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，在保护性气氛环境中点燃粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
实施例2.将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照27. 8mol % Mo,59. 2mol % Si、 9. 7mol % Al、3. 3mol % MoO3的摩尔比例混合均勻，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，在保护性气氛环境中点燃粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
实施例3.将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照27. 9mol % Mo,56. Omol % Si、 12. 8mol % Al、3. 3mol % MoO3的摩尔比例混合均勻，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，在保护性气氛环境中点燃粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
实施例4.将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照22. Omol % Mo,46. Omol % Si、 25. 2mol % Al,6. 8mol % MoO3的摩尔比例混合均勻，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，在保护性气氛环境中点燃粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
实施例5.将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照15. 6mol % Mo,42. Omol % Si、 31. 8mol % Al、10. 6mol % MoO3的摩尔比例混合均勻，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，在真空环境中点燃粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
实施例6.将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照30. 7mol % Mo,45. Imol % Si、 22. 6mol % Al、1. 6mol % MoO3的摩尔比例混合均勻，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，在真空环境中点燃粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
权利要求
1. 一种制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼材料的方法，其特征在于，工艺为a.原料准备将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照15.6 32. 8mol % Mo,42. 0 65. 6mol% SiU. 3 31. 8mol% A1.0. 3 10. 6mol% MoO3 的摩尔比例混合均勻；b.将混合粉末压制成坯体。c.将混合粉末坯体放入自制燃烧合成装置中，在保护性气氛或真空环境中点燃混合粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。
全文摘要
一种制备铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼材料的方法，属于高温结构材料技术领域。工艺为将钼粉、硅粉、铝粉和三氧化钼粉，按照15.6～32.8mol％Mo、42.0～65.6mol％Si、1.3～31.8mol％Al、0.3～10.6mol％MoO3的摩尔比例混合均匀，将混合粉末压制成坯体，把坯体放入自制燃烧合成装置中，抽真空排除其中的空气，在保护性气氛或真空环境中点燃混合粉末坯体，发生化学反应合成铝合金化结合三氧化二铝复合化二硅化钼基复合材料。本发明采用燃烧合成技术，通过一步法合成合金化结合复合化二硅化钼基复合材料，其中第二相三氧化二铝和基体属于冶金结合，有利于最终材料性能的提高，并且具有工艺简单、设备简便、省时、节能、成本低、污染少的优点。
文档编号C22C1/05GK102517486SQ20121000237
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者冯培忠, 强颍怀, 牛继南, 王晓虹, 郭瑞霞, 顾永琴 申请人:中国矿业大学