熔渗法制备SiCMoSi2复合材料及其性能研究.docx

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熔渗法制备SiC/MoSi2复合材料及其性能研究碳化硅/二硅化钼（SiC/MoSi₂）复合材料兼具SiC和MoSi₂材料的优异性能,耐高温、高温强度高、高温抗氧化性好,是一种应用前景良好的高温结构材料。直接熔渗法利用MoSi₂和SiC良好的物理与化学相容性可以成功制备出SiC/MoSi₂复合材料,工艺周期短、制备成本低、可经济地制备大型制品,因此研究熔渗法制备SiC/MoSi₂复合材料的工艺以及性能与工艺的相互关系对SiC/MoSi₂复合材料的开发和应用具有重要的指导意义。本文采用SiC颗粒（100⁵00μm）、SiC细粉（≤65μm）、SiC微粉(D₅₀=2.5μm)和MoSi₂微粉(D₅₀=3.0μm)为原料,酚醛树脂（PF）为结合剂,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为造孔剂,通过调控SiC原料的颗粒组成和添加造孔剂来设计不同系列的配方（E系列:不含SiC微粉;W系列:SiC细粉固定为20wt%;P系列:添加PMMA）,经混料、机压成型、干燥和高温热处理后制得不同气孔结构的SiC预制体,在1970℃氩气气氛下熔渗MoSi₂制备出SiC/MoSi₂复合材料。实验研究了SiC预制体气孔结构,MoSi₂的熔渗过程,SiC/MoSi₂复合材料物相组成、气孔结构、显微结构、抗折强度、抗热震性和600℃的抗氧化性,重点分析了SiC预制体气孔结构对MoSi₂熔渗行为的影响。实验结果表明:（1）SiC预制体的显气孔率和气孔分布对MoSi₂的熔渗量和熔渗试样的致密度具有重要影响。MoSi₂的熔渗量与SiC预制体显气孔率密切相关,熔渗量随显气孔率的增大而增加。熔渗试样的致密性和MoSi₂的填充率主要受SiC预制体气孔孔 径分布的影响,SiC预制体中孔径为1¹0μm的气孔被MoSi₂熔体填充,孔径大于10μm的气孔难以被熔体填充。添加SiC微粉有利于降低SiC预制体气孔平均孔径,提高熔渗试样的致密度。W系列配方试样中,当SiC微粉含量为25wt%时,熔渗试样最致密,气孔率最小为7.3%。（2）E、W和P系列配方熔渗试样在1400℃下的高温抗折强度（HMOR）均显著高于其常温抗折强度（CMOR）。SiC与MoSi₂热膨胀系数差异较大,作为基质的熔渗相MoSi₂中出现大量裂纹,有些裂纹已扩散到SiC骨料中,对SiC/MoSi₂的常温抗折强度造成损害,1400℃时MoSi₂表现出金属塑性,有利于裂纹的愈合,增强SiC/MoSi₂复合材料高温抗折强度。（3）SiC/MoSi₂复合材料的抗热震性与热震实验温度和MoSi₂的脆韧转变温度（1000℃）紧密相关。当风冷热震实验温度为1100℃时,其热震后残余抗折强度和强度保持率均优于热震实验温度为900℃时的指标。（4）600℃空气气氛氧化条件下,SiC/MoSi₂、MoSi₂和R-SiC三种材料中SiC/MoSi₂的抗氧化性最差,R-SiC最好。600℃空气气氛氧化条件下,MoSi₂氧化后可生成易于挥发的MoO₃,造成高致密MoSi₂试样表面少量粉化和SiC/MoSi₂试样较大程度的粉化,由此推断熔渗法制得的SiC/MoSi₂复合材料不能在600℃、氧化性气氛下长时间使用。（5）添加造孔剂PMMA可明显提高SiC预制体的气孔率和MoSi₂的熔渗量,熔渗试样的气孔率和MoSi₂熔渗量均随造孔剂含量增加而增大。 添加造孔剂明显降低了熔渗试样的常温抗折强度,当PMMA含量≤9wt%时,熔渗试样的常温抗折强度随PMMA含量增加而明显降低,随着PMMA添加量的增加,熔渗试样的抗热震性变化不明显。