碳纳米管强韧化MoSi2结构材料

成果拥有单位：哈尔滨工程大学

成果简介：

近年来，随着航空航天技术的发展，对在高温环境下使用的关键材料部件的性能提出了愈来愈高的要求，要求材料既能在高温下安全可靠地工作，又具有较低的结构自重，从而尽可能地提高推重比。在高达1600℃的温度下使用的新型材料必须满足强度高、抗蠕变、断裂韧性好、抗氧化和组织性能稳定等方面的要求。目前无论是硅基陶瓷、C/C 复合材料、还是铝的金属间化合物，在1200～1600℃高温条件下使用，均未能达到与镍基超合金抗衡的阶段。开发综合性能优异的新型高温结构材料已成为亟待解决的现实问题。在这方面，难熔金属硅化物，特别是二硅化钼(MoSi2)为开发研究注入了新的活力。

本项目采用纳米碳管增强MoSi2金属间化合物，通过将高纯的纳米碳管均匀分散到亚微米级Mo、Si粉末基体中，利用先进的热压烧结制备出纳米碳管增强MoSi2基复合材料，重点研究纳米碳管增强MoSi2复合材料的热压烧结工艺对材料微观结构的控制机理、纳米碳管对MoSi2基体的强韧化机理。

主要技术性能指标  

(1)MoSi2晶粒尺寸：亚微米级

(2)纳米碳管/MoSi2复合材料的孔隙率：d<8%；

(3)纳米碳管/MoSi2复合材料的抗弯强度：σb>400MPa；

(4)纳米碳管/MoSi2复合材料的断裂韧性：KIC>3.5MPa∙m1/2；

(5)纳米碳管/MoSi2复合材料的维氏硬度：HV>12GPa。

本项目的研究将为促进MoSi2基复合材料在航天航空发动机、高超音速飞行器关键部件的应用提供科学的指导依据和先期技术支撑。本研究不仅具有广阔的应用价值，而且有重要的理论研究意义，将会对目前热防护材料和高温结构材料产生巨大的带动与辐射作用。现已制备出MoSi2晶粒尺寸在亚微米级，并且综合性能优异稳定的单壁纳米碳管增强MoSi2基复合材料。