[发明专利]MoSi2/Mo复合粉体及Mo-Si-B复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高新材料制备方法领域，具体涉及一种MoSi₂/Mo复合粉体及Mo-Si-B复合材料的制备方法。

背景技术

在现代工业中，高温过程越来越普遍，这也对一些设备的使用温度提出了更高的要求，如涡轮机、热交换器和加热元件等。人们对可能能够在高温下使用的金属间化合物进行了广泛的研究。先后开发的Ni₃Al和Ti₃Al等铝化物虽然室温塑性好、比强度高，但高于650℃时抗氧化性能低劣，需要施加保护涂层；TiAl合金在温度高于800℃时也表现出较差的抗氧化性；Al₃Ti则存在熔点较低（1340℃）、成分范围较窄的缺点；MoSi₂具有高的熔点（2030℃）和优异的高温抗氧化性能，作为高温工业炉的发热元件使用温度已经达到了1800℃，然而MoSi₂基合金的室温力学性能和高温抗蠕变性能都比较差，在500℃左右还易于发生PEST粉化氧化，这些缺陷限制了MoSi₂作为高温结构材料的广泛应用；Mo₅Si₃也是一种能够用于高温环境的结构材料，其抗蠕变性能优于MoSi₂，但高温抗氧化性能非常差。而B掺杂改性的MoSi₂/Mo₅Si₃复合材料则兼具有Mo₅Si₃较好的抗蠕变性和MoSi₂良好的高温抗氧化性，是一种极具开发潜力的高温结构材料。但如何实现复合材料组织结构的最优化，是目前面临的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MoSi₂/Mo复合粉体及Mo-Si-B复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：MoSi₂/Mo复合粉体的制备方法，MoSi₂/Mo复合粉体中，MoSi₂为核，Mo为包裹层，制备步骤如下：

（1）根据所要求包裹层Mo的厚度，选定合适粒度的待处理粉体MoSi₂，其原则为粉体MoSi₂的粒度为包裹层Mo厚度的3~5倍，粒度和厚度单位均为微米；

（2）真空处理粉体MoSi₂：真空度为10^-2~10^-4Pa，处理温度为1400~1600℃，处理时间由公式h=Kt^1/2确定，其中h--包裹层Mo厚度，单位为微米，K--与材料性质、处理温度有关的常数，t为处理时间，单位为小时。

Mo-Si-B复合材料的制备方法，步骤如下：

第一步，制备MoSi₂/Mo复合粉体，其中，MoSi₂为核，Mo为包裹层：

（1）根据所要求包裹层Mo的厚度，选定合适粒度的待处理粉体MoSi₂，其原则为粉体MoSi₂的粒度为包裹层Mo厚度的3~5倍，粒度和厚度单位均为微米；

（2）真空处理粉体MoSi₂：真空度为10^-2~10^-4Pa，处理温度为1400~1600℃，处理时间由公式h=Kt^1/2确定，其中h--包裹层Mo厚度，单位为微米，K--与材料性质、处理温度有关的常数，t为处理时间，单位为小时；

第二步，制备Mo-Si-B复合材料：

（3）将处理过的粉体MoSi₂根据Mo-Si-B复合材料的组成要求掺杂B粉，通过粉末冶金的方法制成Mo-Si-B复合材料。

所述粉末冶金的方法为本领域常规方法，优选其中的热压法（HP）或火花放电等离子烧结法（SPS）。

Mo-Si-B复合材料的组成为Mo-15Si-10B，粉末冶金的方法为热压法（HP）：在1650℃、10MPa下保温2小时。

Mo-Si-B复合材料的组成为Mo-15Si-10B，粉末冶金的方法为火花放电等离子烧结法（SPS）：在1350℃、70MPa下保温5分钟。