mo-si-b三元合金的电子束轰击熔炼.doc

致密Mo-Si-B合金 王海 刘志国 （北京有色金属研究总院粉末冶金及特种材料研究所，北京100088） 摘 要：Mo-Si-B合金Mo-Si-B合金新一代的航空发动机结构材料和高温抗氧化涂层材料。本文Mo-Si-B合金，Mo-Si-B合金Mo-Si-B合金。 关键词：Mo-Si-B；；Abstract：Currently, there are more and more researches on Mo-Si-B alloy which is a kind of high temperature structural materialMo-Si-B alloys are considered to be the next generation of aero-engine structural materials and the development direction of high temperature oxidation-resistant coating materials, because of their excellent oxidation resistance, creep resistance, fracture toughness, microstructure and properties stability and long life. Based on the various methods of making Mo-Si-B alloys at home and abroad, we put forward a new method for preparation of Mo-Si-B alloy. The results show that the actual density of Mo-Si-B alloys made in the new method is close theory density. Key words： Mo-Si-B alloy; theory density; 1 引言 [1]。高温结构材料的研究起源于1940年左右，当时主要用于军用飞机的发动机燃烧室[2]。现在航空航天科技的发展，不断的提高了对高温结构材料的要求，材料不仅要在一定的高温下安全的、可靠的工作，又要具有较低的结构自重，从而尽可能的提高航空航天飞行器的推重比[3]。所以研究者都在研究具有优异性能的高温结构材料。 目前制备Mo-Si-B合金的方法可以分为两类[]：电弧熔炼法和粉末冶金法。其中粉末冶金法又可分为粉末压制/烧结法、燃烧合成法（自蔓延高温合成）、反应热压、放电等离子烧结、机械合金化等。通过不同工艺制备的样品，在性能结构上会有很大的差异。Schneibel[]等人在这方面进行了研究。他通过粉末冶金、电弧熔炼等方法制备了Mo-26.6Si-7.4B的合金。通过对样品的显微组织的分析发现：粉末冶金方法制备的合金中有很多的宏观裂纹而很少有微观裂纹，有比较高的室温强度，并且在1200时也有优秀的强度(600MPa以上)，但是它的组织中氧和洞含量也比较高[]。熔炼方法制备的合金中氧含量大大地降低，但是组织中却有宏观裂纹和微裂纹，这些裂纹的产生和铸模的冷却速度有关，低的冷却速度可以减少宏观裂纹，但是会增加微观裂纹，并且低的冷却速度会使晶粒尺寸变大[]。 制备Mo-Si-B合金Mo-Si-B合金2 实验方法 1.1 实验原料 本方法所用实验原料的粉末纯度在99%以上，特别是Mo粉的纯度达到了99.9%。各种粉末的特性如表1所示。 表1 粉末原料的特征参数 粉末 粒度/um 纯度/% 供应商 Mo 1-4 99.9 北京有色金属研究总院 MoSi2 4-13 99.2 郑州驰达钨钼制品有限责任公司 B 1-5 99 图1是Mo粉、MoSi2粉和B粉在5000倍扫描电镜下的组织形貌图。从图中可以清晰的看到实验所用的Mo粉和B粉的粒度很小，粒度在1-5um之间，同时，这两种粉末的颗粒形貌规则，接近球形。MoSi2粉呈现不同规则的形状，有近球形、多角形、片状等形状[8]。 图1 Mo粉、MoSi2粉和B粉5000倍的扫描电镜组织形貌图 （a）（b）MoSi2；（c）1600℃时Mo-Si-B三元系等温截面富Mo区局部图[]所选取的，如图2所示。实验初步选取的材料组织为3号区域的组织。选取理由为，3号区域的Si元素和B元素的含量相对要高一些，对生成的硅硼玻璃相有一定的贡献，可提高合金的抗氧化性[10]。由于在相同温度下，Si元素和B元素的相对蒸气压要比Mo的相对蒸气压高很多[11]，因此在真空电子束熔炼炉中挥发量要相对多一些，为了确保能够成功的得到3号区域的组织和成分。实验选取的成分点为