MoSi2基复合吸波材料制备及性能研究

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MoSi2是Mo-Si系中含硅量最多的一种道尔顿(Daltnide)型金属间化合物,钼原子之间以金属键链接,硅原子间以共价键链接,钼原子和硅原子结合方式介于二者之间。MoSi2由于具有金属键和而共价键的双重结构特征被广泛研究,成为目前最有前途的高温结构材料之一。MoSi2的研究热点大都集中在力学性能,而对MoSi2的电学性能,尤其是作为高温吸收剂的研究甚少,MoSi2有作为吸收剂的可行性,同时相对于传统的铁磁性吸波材料,研究MoSi2的吸波性能在高温环境中使用更具有实际应用价值。本课题以MoSi2为吸波剂,Al2O3为基体,SiO2作为烧结助剂,B2O3、CaO、MgO等作为添加剂制备MoSi2复合吸波材料。借助X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等检测手段,研究不同气氛、不同烧结温度和不同烧结助剂对试样的相组成、显微结构、力学性能和介电性能的影响,为制备MoSi2复合吸波材料提供理论依据。实验研究得出以下结论:(1)1200℃条件下,空气、真空和Ar气氛下烧成试样的断裂韧性与抗弯强度依次增大,介电常数的实部和虚部均增加。空气气氛下因生成易挥发的MoO3,产生了较多气孔,材料的断裂韧性与抗弯强度最低;Ar保护气氛中形成了部分的Al2O3相包裹MoSi2相的颗粒结构,有助于材料断裂韧性与抗弯强度的提高,分别达到9.70 MPa·m1/2与179.5 MPa。(2)B2O3的添加未改变MoSi2/Al2O3复合材料的相组成,但显著降低了烧结温度。通过改变烧结助剂的含量,控制MoSi2/Al2O3复合材料的气孔率,当烧结助剂的含量在8wt.%时MoSi2/Al2O3复合材料获得最优异的性能。(3)在空气气氛下,当MoSi2含量为16wt.%,随烧结温度的升高,抗弯强度从250MPa增加到279MPa,而断裂韧性从5.23MPa·m1/2提高至7.73 MPa·m1/2。然而,在1450℃介电常数的的实部值(ε′)低于1400℃时的变化。电导率在1400℃获得最大值4.20 S·cm-1,这主要是因为形成长电子输运通道的形成。
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