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微量Si掺杂对MoAlB陶瓷力学性能及高温摩擦学行为的影响

  MoAlB陶瓷兼具金属和陶瓷的优异性能，表现出优异的抗损伤容限、抗高温氧化性能和高温力学性能，在严酷高温领域具有广阔的应用前景。本研究针对当前MoAlB陶瓷的绝对强度和韧性仍然偏低的问题，基于理论计算结果，通过掺杂微量Si元素的方法，实现了MoAlB陶瓷的强度和韧性的同步提升，进一步探究了其高温摩擦磨损性能。Si掺杂导致MoAlB陶瓷的物相由MoAlB+Al₈Mo₃+Al₂O₃向MoAlB+ Mo(Al, Si)₂+Al₂O₃转变，且MoAlB晶粒明显细化。MoAlB陶瓷的硬度随Si含量逐渐升高，其抗弯强度和断裂韧性均先升高后降低。MoAlB晶粒的固溶强化和细晶作用是其力学性能提升的主要机制。在800℃高温下，MoAlB陶瓷表现出明显的自润滑特性，主要愿与表面氧化膜中富含熔融态的MoO₃和B₂O₃。Si掺杂对MoAlB陶瓷的强韧化有助于提高摩擦表面润滑膜的完整性，从而提高MoAlB陶瓷的摩擦磨损性能。