二硅钼棒作为高温电热元件的重要材料,其加工工艺涉及多个关键环节需要特别关注。首先要从原料配比开始,采用高纯度硅粉(Si含量≥99.5%)和钼粉(Mo含量≥99.9%)按照特定比例混合,特别注意要严格控制氧含量(通常<0.5%),这对最终产品的耐高温性能有决定性影响。混合过程需要在惰性气体保护下进行,通常选用氩气作为保护介质,避免原料氧化影响材料性能。
成型阶段通常采用等静压工艺,压力控制在150-200MPa范围内,这种工艺能确保材料密度均匀分布。在冷等静压成型后,还需要进行预烧结处理,温度一般控制在1200-1400℃之间,这是为了初步形成Si-Mo键合结构。值得注意的是,升温速率必须严格控制在5-10℃/分钟,过快会导致内部应力集中,影响成品质量。
高温烧结是整个工艺中最关键的环节,需要在真空或氢气保护环境下进行,温度高达1600-1800℃。这个阶段会持续6-8小时,让硅和钼充分反应生成稳定的二硅化钼(MoSi2)相。特别要关注的是烧结后的冷却过程,必须采用阶梯式降温方式,从烧结温度先降至1000℃保持1小时,再降至室温,这样能有效避免热应力导致的开裂问题。
后续加工包括机械加工和表面处理两个主要步骤。机械加工时需要使用金刚石工具,因为二硅钼材料硬度很高(显微硬度HV可达1200-1400)。表面处理通常采用喷砂或酸洗工艺,目的是去除加工过程中产生的表面缺陷,提高元件在高温使用时的抗氧化能力。最终的成品还需要经过严格的质量检测,包括密度测试(应达到理论密度的95%以上)、电阻率测量(0.25-0.35Ω·cm)以及高温抗氧化性能测试。