#薦書#硅化鉬的氧化

硅化鉬是一種重要的有序金屬間化合物。二硅化鉬（MoSi_?）是Mo-Si二元合金系中含硅量最高的一種中間相，也是最受關注的硅化鉬材料，因其優異的高溫性質，如高熔點、極好的高溫抗氧化性、較低的熱膨脹系數和良好的電熱傳導性等，在冶金、化工、機械、電子、航天等領域具有廣泛的應用前景。

對二硅化鉬的研究始于1907年，主要用作韌性金屬的高溫防腐涂層，1956年瑞典Kanthal公司獲得了MoSi_?加熱元件的第一個商業專利。20世紀50年代初，美國W.A.Maxwell首次提出二硅化鉬作為高溫結構材料的設想，但其室溫脆性成為結構使用的主要障礙。70年代中期，德國E.Fitzer的研究促使J.Schlichting在1978年發表了一篇綜述性論文，提出MoSi_?是一種非常重要的高溫結構復合材料的基體材料。80年代中后期，美國通用電氣研發中心材料實驗室的R.L.Fleischer和A.I.Taub總結了約300種在1500℃以上熔化的二元金屬的和金屬-類金屬的化合物，并展示了它們的熔點、密度、彈性模量及熱硬度，從抗氧化性和高溫結構強度的觀點看，認為C_??b結構的MoSi_?是可滿足航空燃氣渦輪和空間飛行器框架使用要求的有潛力候選材料之一，這引起了研究人員極大的興趣。

▲ C_??b型二硅化鉬的晶體結構

自20世紀90年代，世界范圍掀起了硅化鉬的研究熱潮，涉及硅化鉬的晶體結構、合成與制備技術、氧化性能與氧化機理、力學性能與強韌化機制以及功能性應用（如加熱元件、高溫防腐涂層、耐磨材料）?等眾多方面，積累了大量的文獻資料和豐富的研究成果。

硅化鉬應用于高溫結構材料，還是應用于加熱元件或高溫防腐涂層，均涉及其氧化性能。1955年E.Fitzer首次發現MoSi_?的“pesting”轉變，即MoSi_?在400-600℃溫度氧化，會由塊體變為粉末，這種“粉化瘟疫”現象給硅化鉬在500℃左右的使用提出了警示和嚴格的要求。

▲電弧熔煉MoSi_?在500℃時的“粉化瘟疫”現象

（a）熔融態MoSi_2；（b）500℃氧化80h的MoSi_?

為了改善硅化鉬的室溫韌性和高溫強度，常采用合金化或第二相復合化的方式，合金化或第二相復合化也將給硅化鉬的氧化性能帶來影響。此外，二硅化鉬是一種優異的高溫抗氧化涂層材料，其氧化性能與基體材料、涂層體系、制備技術密切相關。遺憾的是，目前還沒有專門介紹硅化鉬氧化的書籍。

2012年易丹青教授等出版了《金屬硅化物》著作，較系統地介紹了金屬-硅系統熱力學、金屬硅化物的電子結構和晶體結構、合成與制備的原理和方法、力學性能、氧化性能、涂層材料和功能材料，該書涉及體系多、范圍廣。本書作者曾于2004年撰寫了《二硅化鉬及其復合材料的制備與性能》一書，重點介紹了二硅化鉬材料的制備與性能。隨后，作者又在國家自然科學基金項目等資助下，集中于二硅化鉬基復合材料及其涂層的氧化性能研究。為此，作者收集和整理了國內外關于硅化鉬氧化的文獻資料，并在此基礎上，結合自己多年的研究結果，撰寫了《硅化鉬的氧化》（北京:?科學出版社，2016.5）一書。本書既是對以前出版的兩本專著相關內容的補充，也是較系統地回顧和總結國內外在硅化鉬氧化方面的研究成果，以期為廣大科技工作者提供一個相對完整的知識結構和發展動態。

《硅化鉬的氧化》簡要介紹了硅化鉬的性質、晶體結構、制備方法、性能和應用前景，較系統地總結了氧化基本理論、硅化鉬氧化、二硅化鉬基復合材料氧化、硅化鉬涂層材料氧化等方面的研究成果與發展趨勢。本書可供從事高溫結構材料、金屬間化合物、難熔金屬硅化物、高溫腐蝕與防護等領域研究的科技工作者閱讀，也可作為高等院校相關專業的教師、研究生和本科生的教學參考書使用。

由于文獻資料收集的困難以及作者的學術水平有限，書中難免存在錯誤和不妥之處，敬請專家和讀者批評指正。

張厚安

2016年4月于廈門理工學院

本文摘編自張厚安等著《硅化鉬的氧化》 （北京:?科學出版社，2016.5）一書“前言”，有刪減改動。

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