MoSi_2-SiC复合材料制备及抗热震性能研究

摘要

本文采用直接熔渗法制备二硅化钼-碳化硅(MoSi_2-SiC)复合材料。以碳化硅(SiC)(粒度为0~2.5 mm、≤240目)为主要原料,水溶性树脂为结合剂,经混炼、成型、烘干后得到SiC坯体,再用二硅化钼(MoSi_2)(D_(50)=3μm)粉末掩埋SiC坯体,在真空条件下2000℃保温3 h进行熔渗烧结,制备出MoSi_2-SiC复合材料。采用阿基米德排水法研究了MoSi_2-SiC复合材料的显气孔率、体积密度;采用三点抗弯法测试了MoSi_2-SiC复合材料1400℃抗折强度;采用热线法测试了MoSi_2-SiC复合材料导热系数;采用X射线衍射测试了MoSi_2-SiC复合材料的物相组成;采用SEM测试了MoSi_2-SiC复合材料的显微结构;分别采用风冷法和水冷法对比研究了MoSi_2-SiC复合材料、重结晶碳化硅(R-SiC)、氮化硅-碳化硅(Si_3N_4-SiC)三种材料抗热震性。结果表明:MoSi_2在烧结过程中部分发生分解,生成了Mo_5Si_3,MoSi_2、Mo_5Si_3填充于SiC的内部并实现烧结致密化,使MoSi_2-SiC复合材料的显气孔率显著降低至5.7%,体积密度为3.59 g·cm^(-3)。MoSi_2-SiC复合材料中MoSi_2、Mo_5Si_3含量分别为10wt%~15wt%、3wt%~5wt%。1000℃下MoSi_2-SiC的导热系数为46.5 W·m^(-1)·K^(-1),显著高于R-SiC(28.3 W·m^(-1)·K^(-1))材料、Si_3N_4-SiC(16.8 W·m^(-1)·K^(-1))材料。综上所述,MoSi_2-SiC复合材料的抗热震性能显著优于R-SiC材料、Si_3N_4-SiC材料。