b对mosi2-mo5si3复合材料微观组织与性能影响

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1、密级：非密中图分类号：TH118硕士学位论文B对MoSi2-Mo5Si3复合材料微观组织与性能影响研究生：黄金鑫导师：颜建辉教授学科：材料科学与工程研究方向：先进复合材料制备及强韧化2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterTheeffectofBorononMicrostructureandPropertiesofMoSi2-Mo5Si3CompositesCandidate：Jin-xinHuangSupervisorandRank：Jian-huiYanProfessorB对Mo

2、Si2-Mo5Si3复合材料微观组织与性能影响学位类型学术型学位作者姓名黄金鑫作者学号15010302008学科（专业学位类别)材料科学与工程研究方向（专业领域)先进复合材料制备及强韧化导师姓名及职称颜建辉教授实践导师姓名及职称所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完

3、全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权＊＊＊大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要MoSi2材料被认为是一种极具潜力可应用于1200℃以上的高温结构材料之一，但室温韧性差严重阻碍了其实用化进程。M

4、o5Si3具有高熔点、高弹性模量和优异的高温抗蠕变性等优点，有望改善MoSi2材料的力学性能。本文采用放电等离子烧结和原位合成技术，系统研究了烧结工艺和Mo5Si3含量对MoSi2-Mo5Si3复合材料微观组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响规律，优化了制备工艺，并确定了综合性能较好的MoSi2-Mo5Si3复合材料的组成；通过添加合金元素B，进一步改善MoSi2-Mo5Si3复合材料的室温力学性能和高温抗氧化性能，并探讨材料的摩擦学特性。获得以下研究结果：（1）以Mo和Si元素粉末为原料，采用SPS烧结技术成功制备了MoSi2

5、-Mo5Si3复合材料。当烧结温度达到1200℃时，能够原位合成MoSi2-Mo5Si3复合材料。随烧结温度的升高，复合材料的致密度增加，硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈先升再降的趋势；随烧结压力的增加，复合材料的致密度、硬度和抗弯强度逐渐提高，而断裂韧性呈先增加后不变的趋势；当保温时间由3min增加至9min时，力学性能先增加然后基本不变。SPS最佳烧结工艺参数为：温度1600℃，压力30MPa，保温时间6min。（2）研究了Mo5Si3含量对MoSi2-Mo5Si3复合材料力学性能和抗氧化性能的影响。随Mo5Si3含量的增加，M

6、oSi2-Mo5Si3复合材料的致密度和室温力学性能均呈先增后减的趋势，当Mo5Si3含量为25mol%时，材料致密度可达98.72%，硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为11.27GPa、331MPa和5.33MPam1/2；MoSi2-Mo5Si3复合材料的强化机理主要为第二相强化和细晶强化，韧化机理为裂纹偏转和裂纹桥接。随Mo5Si3含量的增加，复合材料在1200℃下的高温抗氧化性能逐渐下降。当Mo5Si3含量低于50mol%时，复合材料在氧化过程中能够形成较为完整的氧化膜；当Mo5Si3含量高于50mol%时，复合材料出现了严

7、重的粉化现象。（3）探讨了B含量（0.5~8wt%）对MoSi2-25mol%Mo5Si3复合材料微观组织和性能的影响。当B含量为0.5~1wt%时，复合材料由MoSi2、Mo5Si3和Mo5SiB2三相组成；当B含量为2~4wt%时，复合材料由MoSi2、Mo5Si3、Mo5SiB2和MoB组成；当B含量提高至6~8wt%时，复合材料中MoSi2、MoB和MoB2含量逐渐增加，Mo5Si3消失。随B含量的增加，复合材料的硬度和抗弯强度逐渐提高，断裂韧性逐渐降低。当B含量为8wt%时硬度和抗弯强度达到最高分别为12.10GPa和

8、371MPa。随B含量的增加，复合材料的高温抗氧化性能先提高再降低；当B含量为1wt%时，复合材料具有最佳的抗氧化性，其表面氧化膜光滑致密、厚度均匀且与基体结合紧密，在1200℃下氧化135h时仅增重0.52mg/cm3，i这归因于B元素能提高SiO2氧化膜的流