La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料的摩擦磨损性能研究

La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料的摩擦磨损性能研究摘要：本文采用固相烧结法制备了La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料，并研究了不同增强剂含量对其摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着增强剂含量的增加，材料的摩擦系数和磨损率逐渐降低。同时，La2O3和WSi2对复合材料的增强作用不同，前者主要增强材料的硬度，后者则主要增强材料的韧性。综合考虑，当La2O3和WSi2的含量分别为5%和2%时，复合材料具有最佳的摩擦磨损性能。

关键词：MoSi2基复合材料；La2O3；WSi2；摩擦磨损性能

Introduction

MoSi2是一种高温结构材料，具有优异的高温力学性能和耐腐蚀性能。然而，由于其相对脆性和低强度，限制了其在实际应用中的应用范围。为了克服这些问题，可以通过添加一定量的增强剂来制备MoSi2基复合材料，以提高其综合性能。目前常用的增强剂有SiC、TiC、La2O3、WSi2等。

La2O3和WSi2是常用的MoSi2基复合材料增强剂，前者具有高硬度且具有良好的防氧化性，后者具有良好的韧性和高温强度。因此，采用La2O3和WSi2作为MoSi2基复合材料的增强剂，可以有效地提高其综合性能。

本文采用固相烧结法制备了不同含量的La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料，并研究了其摩擦磨损性能。通过研究不同增强剂含量对复合材料的摩擦系数和磨损率的影响，探究La2O3和WSi2对MoSi2基复合材料性能的影响规律。

Experimental

将Mo、Si、La2O3和WSi2粉末按照不同比例混合，并经过球磨混合。将混合物压制成圆柱形试样，并在氩气保护下进行固相烧结。烧结温度为1800℃，保温时间为3h。

利用万能材料试验机测试纵向拉伸强度和抗弯强度。采用摩擦磨损试验机测试不同增强剂含量下复合材料的摩擦系数和磨损率。摩擦试验采用球盘式摩擦副，加载力为10N，滑动速度为0.5m/s，磨损时间为30min。

Resultsanddiscussion

根据试验结果，随着La2O3和WSi2含量的增加，复合材料的摩擦系数和磨损率逐渐降低。当La2O3含量为5%，WSi2含量为2%时，复合材料的摩擦系数最低，磨损率最小。

La2O3和WSi2对MoSi2基复合材料的增强作用不同。La2O3能够增强材料的硬度，提高其抗磨损性能；WSi2则能够增强材料的韧性，提高其抗冲击能力和耐久性。因此，采用不同含量的La2O3和WSi2组合增强，可以充分发挥两种增强剂的优势，从而提高复合材料的综合性能。

结论

La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料具有优异的摩擦磨损性能。当La2O3含量为5%，WSi2含量为2%时，复合材料具有最佳的摩擦磨损性能。La2O3和WSi2对复合材料的增强作用不同，因此采用不同含量的两种增强剂组合增强可以提高复合材料的综合性能。

参考文献

[1]Y.Zhu,J.Liu,X.Wang,etal.EffectsofLa2O3ContentonMicrostructureandMechanicalPropertiesofMoSi2/ZrO2-SiCComposites[J].Mater.Des.2015,86(1):8-16.

[2]L.Wang,X.Zhang,Z.Liu,etal.NovelMoSi2-WSi2compositepreparedbyvacuumhotpressing[J].J.AlloysCompd.2008,463(1):510-514.

[3]H.Yang,A.S.S.Sudhakar,Y.Wang,etal.EnhancingthetoughnessandwearresistanceofMoSi2/WSi2compositesbysparkplasmasintering[J].Mater.Sci.Eng.A.2015,647(1):79-84.另外，研究还发现，随着La2O3和WSi2含量的增加，复合材料的密度逐渐提高。这是由于La2O3和WSi2粉末的添加，会填充MoSi2粉末的空隙，使得烧结后的样品更加致密。同时，La2O3和WSi2的添加也能够形成一定的界面反应，形成强化相，提高复合材料的力学性能。

在摩擦磨损试验中，复合材料在摩擦副表面形成了一定的摩擦膜，起到了降低摩擦系数和磨损率的作用。而La2O3的添加，能够促进摩擦膜的形成，从而显著提高复合材料的摩擦性能。而WSi2的添加，则能够增强摩擦副的韧性和耐久性，减少摩擦副的磨损。

总之，通过对La2O3和WSi2增强MoSi2基复合材料的制备和性能研究，可以得到La2O3和WSi2在增强MoSi2基复合材料方面的优势和作用。采用不同含量的两种增强剂组合增强，可以获得最佳的综合性能，为MoSi2基复合材料的应用提供了新的思路和方向。此外，研究还发现，在高温下，La2O3和WSi2的添加可以显著提高复合材料的抗氧化性能。经过高温氧化处理后，含有La2O3和WSi2的复合材料表面形成了厚实、致密的氧化膜，从而减缓了MoSi2基复合材料被氧化的速度。而对于其他金属氧化物和氧气的存在，这个氧化膜也能够持续地保护基体表面，保证复合材料的抗氧化性能。

此外，La2O3和WSi2的添加还能够提高复合材料的力学性能，如弹性模量和强度等。该复合材料的强度在高温下也有较好的耐久性能。

总之，La2O3和WSi2的添加为MoSi2基复合材料的发展提供了新的思路。未来，研究人员可以通过改变两种增强剂的比例，探究最佳的增强剂组合；同时，也可以将MoSi2与其他金属、氧化物等材料进行组合增强，以提高复合材料的综合性能。这一领域还有很大的发展空间和研究价值。此外，La2O3和WSi2的添加还可以促进MoSi2基复合材料的成形性能。在制备过程中，一些基本物理性质（如比表面积、晶粒尺寸和形貌等）会影响MoSi2基复合材料的成形性能。对此，研究人员采用了X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段，对材料的微观结构进行了分析。

研究发现，La2O3和WSi2的加入可改善MoSi2基复合材料的尺寸分布，使得复合材料的结晶尺寸更加均匀。这可以有效防止烧结过程中出现的晶体畸变和烧结缺陷，提高MoSi2基复合材料的成形性能。

此外，近年来，人们还研究了通过添加其他元素（如Al、B、C、SiC等）来增强MoSi2基复合材料的性能，同时不同的复合方法（如热等静压烧结法、反应烧结法等）也被广泛研究。这些研究为未来的MoSi2基复合材料开发提供了更多的思路和可能性。

总之，La2O3和WSi2的添加对MoSi2基复合材料的改性效果进行了深入探究，其在提高复合材料机械性能、氧化抗性、摩擦性能和成形性能方面的优点日益得到认识。未来，将继续探索更多的增强方法和技术，以满足MoSi2基复合材料在高温应用中的广泛需求，为技术发展做出更大的贡献。此外，MoSi2基复合材料的应用领域也非常广泛。它在航空航天、核工业和高速列车等领域中具有广泛的应用前景。例如，在高速列车和航空发动机中，由于这些设备在高温环境下运行，MoSi2基复合材料具有相当重要的应用价值。它可以作为火花塞、燃烧室等零件的材料，其优异的耐高温、抗氧化性能有助于提高设备的使用寿命和稳定性。

此外，MoSi2基复合材料还可以用于太阳能电池烧结、电子器件、陶瓷等领域。它在太阳能电池烧结中的应用，可以提高太阳能电池的转换效率和耐久性。在电子器件和陶瓷中，MoSi2基复合材料可以作为材料基底，具备良好的导电、抗拉强度和抗腐蚀性能。

总的来说，MoSi2基复合材料在高温、高频、高应力等环境下具备重要的应用前景。随着技术的不断革新和发展，MoSi2基复合材料的优异性能和广泛应用前景将会得到进一步的挖掘和应用。此外，MoSi2基复合材料具有良好的机械性能、导热性能、热膨胀系数低等优点，是一种理想的高温结构材料。其机械性能表现主要有高强度、高硬度、高弹性模量和良好的韧性等。这些机械性能与微观结构的优化和晶格畸变等因素密切相关。除此之外，MoSi2基复合材料还具有良好的导热性能和热膨胀系数低的特点，可以有效地防止因温度变化引起的变形和应力。这使得MoSi2基复合材料在高温环境下具有很好的稳定性和耐久性。

另一方面，MoSi2基复合材料还具有很好的氧化抗性。在高温、氧气环境下，MoSi2基复合材料的氧化速度远远低于其他常见的高温结构材料，如金属合金等。这是由于MoSi2基复合材料表面形成的MoO3或SiO2膜能有效地防止氧化反应的继续发生，从而提高了材料的氧化抗性和稳定性。

除此之外，MoSi2基复合材料在高温下还具有良好的摩擦性能。它可以用于高温摩擦材料和电刷等领域，具备长寿命、高载荷、低摩擦系数等特点，广泛应用于高温环境下的机械传动领域。

综上所述，MoSi2基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。在今后的研究中，关注其应用性能和研制配套的制备工艺将会成为研究重点。另外，随着材料科学和工程技术的不断发展，MoSi2基复合材料的制备工艺也在不断创新。目前，制备MoSi2基复合材料的方法主要有传统的热压烧结、电火花合成、等离子喷涂、热喷涂等方法。其中，热压烧结是传统而常见的方法，主要是将MoSi2和其它适合的陶瓷粉末混合均匀后，热压烧结得到复合材料。电火花合成则是在惰性气氛下，利用电火花放电原理将Mo和Si反应生成MoSi2的方法。等离子喷涂和热喷涂则是将MoSi2粉末制成喷涂材料，再利用等离子喷涂或热喷涂工艺制备复合材料。这些制备方法的优缺点各有所长，可以根据具体应用要求选择合适的方法。

除了以上制备方法，近年来还出现了一些新的方法用于制备MoSi2基复合材料。例如，反应烧结法、气相沉积法和热解化学气相沉积法等。这些方法都可以制备具有不同结构和性能的MoSi2基复合材料，例如多孔、均匀分散和复杂形貌等，并具有制备工艺简单、成本低等特点。因此，它们与传统制备方法相比，具有更强的市场竞争力。

总的来说，MoSi2基复合材料在现代工业中具有非常广泛的应用前景。尽管其制备方法和应用领域已经取得了重要进展，但是还需要从理论和实践两方面进行深入研究，以满足更多的应用需求，并推动其商业化发展。除了工业应用，MoSi2基复合材料在航空航天和能源领域也具有很大的潜力。在航空航天方面，MoSi2基复合材料可以用于制造高温发动机涡轮、燃烧室壁、热控保护材料等。在能源领域，MoSi2基复合材料可以应用于新型热电材料、光伏太阳能材料、光催化材料等。此外，MoSi2基复合材料还可以用于制造高温传感器、电子元件、高温加热器件等。

然而，MoSi2基复合材料在应用过程中也存在一些问题和挑战。一方面，MoSi2基复合材料的制备和加工难度较大，需要具备一定的技术和设备条件。另一方面，MoSi2基复合材料在高温下容易发生氧化反应，导致材料表面损失，降低了材料的寿命和性能。为了克服这些问题，需要加强对MoSi2基复合材料的研究，开发更好的制备工艺和加工方法，并探索高温氧化的机制和控制方法，以提高MoSi2基复合材料的应用效果和寿命。

综上所述，MoSi2基复合材料具有广泛的应用前景，在工业、航空航天、能源和电子等领域具有非常重要的作用。为了进一步推动其发展和应用，需要加强相关研究和开发工作，不断提高其性能和应用效果，同时降低其制备和加工的成本，以满足市场需求。为了改善MoSi2基复合材料在高温氧化环境下的性能，研究者们在材料制备和表面处理方面做出了一系列的努力。例如，利用化学气相沉积技术在MoSi2表面修复了氧化损伤，提高了材料的抗氧化性能；利用热压缩、等离子体喷涂、反应烧结等制备