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二硅化鉬
來源:互聯網

二硅化( Disilicide)是一種鉬的硅化合物,也稱為硅化鉬,分子式為MoSi2 ,分子量為154.13。

由于兩種原子的半徑相差不大,電負性比較接近,所以其具有近似于金屬與陶瓷的性質。熔點高達2030℃,具有導電性,在高溫下表面能形成二氧化硅鈍化層以阻止進一步氧化,其外觀為灰色金屬色澤,源于其四方α-型晶體結構,也存在六角形但不穩定的β-改性晶體結構。不溶于大部分酸,但可溶于硝酸氫氟酸

發展歷史

硅化鉬于1906年發現,硅和鉬在不同條件下,可形成硅化三鉬(MoSi)、三硅化五鉬(MoSi)和二硅化鉬(MoSi)。

三種硅化鉬中最主要是二硅化鉬(MoSi),是一種約翰·道爾頓型金屬間化合物,其晶體結構中的原子結合呈現金屬鍵共價鍵共存的特征,具有優良的高溫本質特征。

早在1907年,二硅化鉬就用作金屬的高溫防腐涂層材料,20世紀50年代出現了二硅化鉬電熱元件。

二硅化鉬作為結構材料是在50年代初首次提出的,但直到70年代,隨著脆性材料作為結構材料這一概念的出現,才被重視。80年代發生了飛躍性的進展,其研究工作,在世界范圍內廣泛開展起來。

物化性質

MoSi是Mo-Si二元合金系中含硅量最高的一種中間相,是成分固定的約翰·道爾頓型金屬間化合物。具有金屬與陶瓷的雙重特性,是一種性能優異的高溫材料。很好的高溫抗氧化性,抗氧化溫度高達1600℃以上,與碳化硅相當;有適中的密度(6.24g/cm);較低的熱膨脹系數(8.1×10K);良好的電熱傳導性;較高的脆韌轉變溫度(1000℃)以下有陶瓷般的硬脆性。在1000℃以上呈金屬般的軟塑性。MoSi主要應用作發熱元件、集成電路、高溫抗氧化涂層及高溫結構材料。

在MoSi中鉬與硅之間以金屬鍵結合,硅和硅之間則以共價鍵連結,二硅化鉬為灰色四方晶體。不溶于一般的礦物酸(包括王水),但溶于硝酸氫氟酸混合酸中,具有良好的高溫抗氧化能力,可用作高溫(<1700℃)氧化氣氛中工作的發熱元件。

在氧化氣氛中,高溫燃燒致密的石英玻璃(SiO)的表面上形成保護膜層,以防止二硅化鉬連續氧化。當加熱元件的溫度是高于1700℃,形成SiO保護膜,在熔點為1710℃下稠合,和SiO融合成熔融滴。由于其表面延伸的動作,因此失去其保護能力。在氧化劑作用下,當元素被連續地使用,再次形成保護膜的形式。應當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℃溫度環境下。

用途

二硅化鉬的應用于高溫抗氧化涂層材料、電加熱元件、集成電極薄膜、結構材料、復合材料的增強劑、耐磨材料、結構陶瓷的連接材料等領域,分布在以下幾個行業:

1)能源化學工業:電加熱元件、原子反應堆裝置的高溫熱交換器、氣體燃燒器、高溫熱電偶及其保護管、熔煉器皿堝(用于熔煉鈉、鋰、鉛、鉍、錫等金屬)。

2)微電子工業:MoSi與其他一些難熔金屬硅化物TiSi、WSi、TaSi等是大規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:作為高溫抗氧化涂層材料得到廣泛而深入的研究和應用。特別是作為渦輪發動機構件,如葉片、葉輪、燃燒器、尾噴管及密封裝置的材料。

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

合成方法

二種元素直接反應可制得MoSi。

貯存方法

常溫密閉避光,通風干燥處。

計算化學數據

1、氫鍵供體數量:0

2、氫鍵受體數量:0

3、可旋轉化學鍵數量:0

4、拓撲分子極性表面積(TPSA):0

5、重原子數量:3

6、表面電荷:0

7、復雜度:18.3

8、同位素原子數量:0

9、確定原子立構中心數量: 0

10、不確定原子立構中心數量:0

11、確定化學鍵立構中心數量:0

12、不確定化學鍵立構中心數量:0

13、共價鍵單元數量:1

參考資料 >

二硅化鉬.化學品數據庫.2017-10-28

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