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基本信息

项目名称:
热浸镀制备Mo-MoSi2复合高温结构材料
小类:
机械与控制
简介:
通过在Mo基体上进行热浸镀渗Si、渗Al的方法,制备出使用寿命长,抗高低温氧化能力强,室温韧性好,高温强度高的Mo-MoSi2复合高温结构材料,以满足航空航天技术及其他特殊领域对材料的特殊要求。该方法具有操作简单、成本低、镀层质量好、控制容易等优点。在制备形状复杂、尺寸较大的产品时具有明显优势。
详细介绍:
MoSi2是一种金属间化合物,具有金属和陶瓷的双 重性能,是一种极具前途的高温结构材料、抗氧化涂层和发热体元件,被广泛用于航空发动机的热端部件,导弹尾喷管,原子堆热交换器和电触头材料以及高温电阻炉的发热元件。本试验通过在Mo基体上进行热浸镀渗Si、渗Al的方法,在基体Mo的表面形成一层Mo-Si-Al合金层,然后再利用高温退火热处理工艺对试样进行退火处理。制备出使用寿命长,抗高低温氧化能力强,室温韧性好,高温强度高的Mo-MoSi2复合高温结构材料,以满足航空航天技术及其他特殊领域对材料的特殊要求。该方法具有操作简单、成本低、镀层质量好、控制容易等优点。在制备形状复杂、尺寸较大的产品时具有明显优势。通过对热浸镀渗硅工艺条件、高温扩散退火工艺条件以及Mo-MoSi2复合高温结构材料综合性能的研究,取得一种制备Mo-MoSi2功能梯度材料的方法,解决热浸镀制备Mo-MoSi2复合高温结构材料研究所涉及的科学问题。

作品图片

  • 热浸镀制备Mo-MoSi2复合高温结构材料
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  • 热浸镀制备Mo-MoSi2复合高温结构材料

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

发明目的:满足航空航天领域对高温结构材料的要求,可以作为固体火箭发动机喷管、航天飞机结构部件、航空发动机热端部件的高温材料。 基本思路:通过在Mo基体上进行热浸镀渗Si、渗Al的方法,在基体Mo的表面形成一层Mo-Si-Al合金层,然后再利用高温退火热处理工艺对试样进行退火处理。制备出使用寿命长,抗高低温氧化能力强,室温韧性好,高温强度高的Mo-MoSi2复合高温结构材料,以满足航空航天技术及其他特殊领域对材料的特殊要求。 创新点:取得一种制备Mo-MoSi2高温结构材料的方法。 关键技术:Mo-MoSi2高温结构材料梯度层的厚度、致密程度、硅含量分布以表面形貌的变化规律的控制技术。

科学性、先进性

作品先进性:热浸镀渗硅制备Mo-MoSi2高温结构材料工艺和现有热压烧结法、机械合金化法(MA)、自艾延高温合成法(SHS)、低真空等离子涂沉积法(LVPD)以及熔盐电沉积等方法相比,具有操作简单、成本低、镀层质量好、控制容易等优点。在制备形状复杂、尺寸较大的产品时具有明显优势。 作品科学性:根据Mo-Si体系相图可知,钼硅不仅可以形成固溶体,也可以形成一系列的金属间化合物,如:MoSi2、Mo5Si3、Mo3Si。把金属钼浸入液态硅中,靠硅钼间的反应以及硅在钼中的扩散的双重作用,完全可以制备出梯度层呈高硅含量的硅钼合金(Si含量大于MoSi2的Si含量) →硅含量逐渐减少→低硅含量的硅钼合金 (Si含量小于Mo3Si的Si含量) →纯金属钼变化规律的Mo-MoSi2功能梯度材料。

获奖情况及鉴定结果

课题的相关论文被2011年先进工程材料与技术国际学术会议(AEMT2011) 录取,并将发表在国际期刊《Advanced Materials Research》上,被EI和ISTP检索。并在核心期刊《湿法冶金》、《稀有金属与硬质合金》、《热加工工艺》上发表了相关文章。 [1] 张颖异,李运刚.镀锌及其合金技术的研究发展[J].湿法冶金,2011,30(1):10-13.(已发表) [2] 张颖异,李运刚,田颖.高导电高耐磨铜基复合材料[J].稀有金属于硬质合金,2011,(3):(录取) [3] 张颖异,李运刚,张快,等.非金属高温电热材料的研究发展[J].热加工工艺,2011,40(18):(录取) [4] Yingyi Zhang, Yungang Li, Jin Chen, et al. Progress in Research on Mo-MoSi2 Functionally Gradient Material [J]. Advanced Materials Research, 2011, ():(录取)

作品所处阶段

作品目前处在实验室实验阶段,该方法的可行性已经得到证明,具体的热浸镀工艺还在实验阶段。

技术转让方式

合作生产

作品可展示的形式

磁盘、图片

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

该方法具有操作简单、成本低、镀层质量好、控制容易等优点。在制备形状复杂、尺寸较大的产品时具有明显优势。该产品可用作航空发动机叶片、汽车燃气涡轮机的高温部件、气体燃烧器、喷管、高温过滤器以及火花塞等。作为电阻发热元件,被广泛的应用于高温电阻炉的发热元件,其最高使用温度已经达到1850℃。同时,还可用于难熔金属和C/C复合材料的高温抗氧化涂层材料。此外,还可以制作原子堆的热交换器和电触头材料。市场前景非常广阔。

同类课题研究水平概述

二硅化钼高温结构材料在 1000 ℃以上的温度条件下有着广阔的应用前景。引起了世界各国科学家的极大兴趣和关注,并被广泛的应用到于航空航天、核能、冶金、化工、交通等领域。但是,二硅化钼的室温脆性、低温氧化以及高温强度低和易高温蠕变等问题,常常使其应用范围受到限制,在一些特殊环境下使用时难以正常服役,导致器件的短寿命。因此 ,目前作为高温结构材料的研究,室温增韧、低温抗氧化与高温补强是主要研究热点和方向。主要的制备方法有热压烧结法、机械合金化法(MA)、熔盐电沉积法、自艾延高温合成法(SHS)、低真空等离子涂沉积法(LVPD)等方法。但是这几种方法在制备高温结构材料的时候成本较高、反应难以控制,难以制备出形状复杂、尺寸较大的产品。本试验试图通过在Mo基体上进行热浸镀渗Si、渗Al的方法,在基体Mo的表面形成一层Mo-Si-Al合金层,然后再利用高温退火热处理工艺对试样进行退火处理。制备出使用寿命长,机械加工性好、抗高低温氧化能力强,室温韧性好,高温强度高的Mo-MoSi2复合高温结构材料,以满足航空航天技术及其他特殊领域对材料的特殊要求。
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