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MoSi2材料由于其高熔点,相对低的密度,优异的抗氧化性,良好的导热和导电性,被广泛的应用于航空航天、交通运输、能源、化工等许多行业,是最有前途的高温结构材料,然而,其低温脆性阻碍其实用化进程。合金化替代Mo和Si位能有效的改善这个缺陷。因此,本文通过第一性原理计算和实验方法相结合研究了Al合金化对MoSi2基材料性能的影响。MoSi2具有C11b和C40两种晶体结构,第一性原理计算结果表明Al合金化导致MoSi2的两种晶体结构的晶格常数变大。另外,Al合金化导致C11b结构MoSi2的体模量(B)、剪切模量(G)和杨氏模量(E)减少,却导致C40结构的MoSi2的剪切模量(G)和杨氏模量(E)增加。此外,本文还根据G/B值、泊松比和Peierls力研究了Al合金化对C11b和C40结构的MoSi2的韧性的影响。结果表明Al合金化有利于提高C11b结构MoSi2的韧性,但是对C40MoSi2有害。电子结构分析表明C11b和C40结构MoSi2中强的Mo-Si共价键是其为脆性特性的主要原因。而Al合金化导致C40MoSi2变脆的原因是形成了强的Al-Si共价键。实验上,本论文采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了Mo(Si1-xAlx)2(x=0.045,0.075和0.165)涂层。XRD结果表明涂层的相组成为Mo(Si,Al)2单相。SEM表明涂层分为沉积层和扩散层两层,沉积层厚度约15μm。TEM分析表明,纳米晶Mo(Si1-xAlx)2涂层组织均匀致密,平均晶粒尺寸大约为5nm。纳米压入实验结果表明纳米晶Mo(Si1-xAlx)2涂层的硬度和弹性模量随着涂层中Al含量的增加而逐渐增加。干摩擦实验结果表明Al合金化提高了纳米晶MoSi2涂层的耐磨性。电化学腐蚀测试结果表明纳米晶Mo(Si1-xAlx)2涂层的腐蚀性能与Al含量呈正比。XPS分析结果表明在Mo(Si1-xAlx)2(x=0.045,0.075和0.165)涂层表面形成的钝化膜主要由SiO2以及少量的MoO42-, MoO2, SiOx和Al2O3所构成,而对于在MoSi2表面形成的钝化膜主要含SiO2以及少量的MoO42-, MoO2和SiOx成分。第一性原理计算表明MoSi2中(001)面内弱的Si-Si (III)和Mo-Si (III)决定着MoSi2的腐蚀性能。相反,弱的Mo-Al键在Mo(Si1-xAlx)2晶体中特别容易断开,促进Al2O3的快速形成。