硅化鉬

二硅化鉬的應(yīng)用于高溫抗氧化涂層材料、電加熱元件、集成電極薄膜、結(jié)構(gòu)材料、復(fù)合材料的增強劑、耐磨材料、結(jié)構(gòu)陶瓷的連接材料等領(lǐng)域，分布在以下幾個行業(yè):

1)能源化學(xué)工業(yè):電加熱元件、原子反應(yīng)堆裝置的高溫?zé)峤粨Q器、氣體燃燒器、高溫?zé)犭娕技捌浔Ｗo(hù)管、熔煉器皿坩堝(用于熔煉鈉、鋰、鉛鉍、錫等金屬)。

2)微電子工業(yè):MoSi2與其他一些難熔金屬硅化物Ti5Si3、WSi2、TaSi2等是大規(guī)模集成電路柵極及互連線薄膜重要的候選材料。

3)航空航天工業(yè):作為高溫抗氧化涂層材料得到廣泛而深入的研究和應(yīng)用。特別是作為渦輪發(fā)動機構(gòu)件，如葉片、葉輪、燃燒器、尾噴管及密封裝置的材料。

4)汽車工業(yè):汽車用渦輪發(fā)動機增壓器轉(zhuǎn)子、氣門閥體、火花塞以及發(fā)動機零部件。

二硅化鉬作為結(jié)構(gòu)材料用于航空、汽車燃?xì)鉁u輪機的高溫部件、氣體燃燒器、噴管、高溫過濾器以及火花塞而成為金屬間化合物結(jié)構(gòu)材料研究的最新熱點。在這方面應(yīng)用的最大障礙是其室溫脆性大和高溫強度低。因此二硅化鉬低溫增韌和高溫補強是其作為結(jié)構(gòu)材料實用化的關(guān)鍵技術(shù)。這方面的研究表明，合金化和復(fù)合化是改善二硅化鉬室溫韌性和高溫強度的有效手段。一般用于二硅化鉬合金化的組分僅是那些和二硅化鉬具有相同或類似晶體結(jié)WSi2、NbSi2、CoSi2、Mo5Si3和Ti5Si3等少數(shù)幾種硅化物，其中最理想的是WSi2。但用WSi2合金化會使二硅化鉬比重方面的優(yōu)勢明顯喪失，應(yīng)用受到一定的限制。實踐證明，二硅化鉬幾與所有的陶瓷增強劑 (如SiC、TiC、ZrO2、Al2O3、T iB2等) 都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和容性。因此，復(fù)合化即制備二硅化鉬基復(fù)合材料是改善二硅化鉬力學(xué)性能最有效的途徑。

U型硅鉬棒是硅鉬棒電熱元件中，最常用的一種規(guī)格，在電熱設(shè)備中通過支撐夾頭將元件垂直懸掛安裝，避免將機械應(yīng)力加到元件發(fā)熱端上，否則容易引起元件斷裂。

硅鉬棒長期高溫連續(xù)工作，表層膜逐漸蒸發(fā)，使棒體從內(nèi)部至表面進(jìn)行熱力學(xué)物相平衡，當(dāng)表面硅的濃度梯度不足以形成最低硅化物相時，發(fā)生游離鉬的氧化揮發(fā)，并在新的硅化鉬界面上形成石英玻璃保護(hù)膜，如此不斷揮發(fā)、生膜，元件則不斷的減細(xì)，直到局部最小截面處超負(fù)荷燒斷失效。這主要是連續(xù)窯爐硅鉬棒的失效形式。

U型硅鉬棒表層的石英玻璃膜在加熱和冷卻的熱應(yīng)力過程中，由熱脹冷縮而引起的開裂、崩落、減薄，在裂紋及崩落的新表面上重新形成保護(hù)膜，該處即出現(xiàn)低于元件表面的凹坑，經(jīng)一定次數(shù)的交替，元件表面形成直徑1;2mm，深度0.2;0.5mm 的連續(xù)麻面，最后在最小截面處超溫?zé)龜?。這主要是間隙爐的失效形式。

MoSi2是Mo-Si二元合金系中含硅量最高的一種中間相，是成分固定的道爾頓型金屬間化合物。具有金屬與陶瓷的雙重特性，是一種性能優(yōu)異的高溫材料。極好的高溫抗氧化性，抗氧化溫度高達(dá)1600℃以上，與SiC相當(dāng);有適中的密度(6.24g/cm3);較低的熱膨脹系數(shù)(8.1×10-6K-1);良好的電熱傳導(dǎo)性;較高的脆韌轉(zhuǎn)變溫度(1000℃)以下有陶瓷般的硬脆性。在1000℃以上呈金屬般的軟塑性。MoSi主要應(yīng)用作發(fā)熱元件、集成電路、高溫抗氧化涂層及高溫結(jié)構(gòu)材料。

高溫下電阻:在氧化氣氛中，高溫燃燒致密的石英玻璃(SiO2)的表面上形成保護(hù)膜層，以防止二硅化鉬連續(xù)氧化。當(dāng)加熱元件的溫度是高于1700℃，形成SiO2保護(hù)膜，在熔點為1710℃下稠合，和SiO2融合成熔融滴。由于其表面延伸的動作，因此失去其保護(hù)能力。在氧化劑作用下，當(dāng)元素被連續(xù)地使用，再次形成保護(hù)膜的形式。應(yīng)當(dāng)提示的是由于在低溫度的強氧化作用，該元素不能長時間被用于400-700℃溫度環(huán)境下。