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二矽化鉬

什麼是二矽化鉬?

二矽化鉬(MoSi2)是一種很有吸引力的高熔點金屬間化合物。這是因為它具有若干很有希望的性能,例如中等密度(6.24g•cm-3),高熔點(2030℃),低膨脹係數(8.1×10-6),抗氧化性和化學惰性等,特別是它的高溫抗氧化性居矽化物之冠,可以和SiC及Si3N4相媲美。這種優良性能系來自自動生成Si認保護膜;後者在高溫和氧化氣氛中形成,它是一種非剝落氧化物,當溫度高於9000C時,二矽化鉬(MoSi2)表面便形成SiO2薄膜,使其本身獲得高溫與熱迴圈保護,而且在其裂縫中自動生成SiO2,取得自癒合作用。

二矽化鉬(MoSi2)的用途很廣。

首先是應用於電阻爐作電熱元件,直至1800℃仍作為類金屬導體之用;

鉬合金其次二矽化鉬(MoSi2)薄膜用作矽片積體電路的柵極接點;厚膜塗層則用作高溫(1500℃)抗氧化防護材料。

今後二矽化鉬(MoSi2)將作為高溫結構,如渦輪發動機葉片材料,大有開發潛力。二矽化鉬(MoSi2)的結構與性能取決於其化學組成、密度等(它們受到合成條件,如溫度、壓力等控 制)。

高純二矽化鉬(MoSi2)通常是用高純鑰與金屬矽接觸熔融製備的。研究表明,採用高純低氧原 料和氣體保護等措施生產的二矽化鉬(MoSi2),其韌脆轉變溫度可提高到1300~1400℃,室溫韌性也 有改善,可見二矽化鉬(MoSi2)中夾雜物510。的去除對高性能二矽化鉬(MoSi2)的開發是至關重要的。

利用普通冶金方法生產二矽化鉬(MoSi2),其缺點是晶粒粗大和成份偏析,所以生產二矽化鉬(MoSi2)的主要 方法是粉末冶金工藝。這種工藝雖較成熟,但環節多,高溫時間長,氧污染嚴重。為此,在原材料中添加少量碳粉,可改善二矽化鉬(MoSi2)的斷裂韌性和硬度。其中的去氧反應是:

SiO2+3C——>SiC+2CO

自蔓延高溫合成,又稱燃燒合成,是近20年來開發的一種材料合成新工藝。它是利用化學反應自身放出的熱量來維持。該工藝的優點是工藝簡單,產品純度高,節能和高效,在前蘇聯已進入工業應用階段。

為了製備二矽化鉬(MoSi2),可先將金屬鑰粉與矽粉按化合計量充分混合,再局部點火引發自蔓延反應,產生的反應熱繼續維持其餘的合成反應。如果將它與熱 壓、熔鑄等技術相結合,則可直接生產緻密二矽化鉬(MoSi2)材料,對金屬間化合物的合成製造有很 大的潛在優勢。美國近年來已利用該技術以及放熱彌散技術研製出性能優異的高溫結構材料,二矽化鉬(MoSi2)複合材料。

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