Abstract
We applied mechanical alloying process by ball milling to produce molybdenum silicides $MoSi_2$ and $Mo_5Si_3$ using a mixture of elemental molybdenum and silicon powders at room temperature. The intermetallic compound MoSi$_3$ have been obtained by ball milling of $Mo_{33}Si_{67}$ mixture powders for 100 h, which is transformed to single $MoSi_2$ phase by subsequent heat treatment up to $725^{\circ}C$. The grain size of the $MoSi_2$ powders thus obtained was 19 nm, being approximately four times smaller than that of the commercial alloy. The intermetallic compound $MoSi_2$ with grain size of 30 nm have been also obtained by ball milling of $Mo_{62}Si_{38}$ mixture powders for 500 h, which is transformed to single $MoSi_2$ phase by heating up to $1000^{\circ}C$. We believe that the retarded ball milling time for the formation of $MoSi_2$ phase is attributed to its complicated crystal structure and large unit cell. The finer grain size in the ball-milled molybdenum silicides powders is expected to improve room-temperature mechanical properties for high-temperature structural materials.
Molybdenum silicides $MoSi_2$ 및 $Mo_5Si_3$를 제조하기 위하여 순금속 Mo과 Si의 혼합분말을 볼밀법으로 실온에서 기계적 합금화시켰다. $MO_{33}Si_{67}$조성의 혼합분말을 100시간 볼밀처리한 결과 금속간화합물 $MoSi_2$가 생성되었으며 $725^{\circ}C$까지 후열처리시킴으로써 단상의 $MoSi_2$로 상변태함을 알 수 있었다. 얻어진 분말의 결정립 크기는 19 nm로 시판 $MoSi_2$분말보다 약 1/4로 매우 미세하였다. 또한 $Mo_{62}Si_{38}$ 조성의 혼합분말도 300시간 볼밀처리를 함으로써 금속간화합물 $Mo_5Si_3$가 생성되었는데 $1000^{\circ}C$까지의 후열처리로 단상 $Mo_5/Si_3$의 미세 결정립 분말을 얻었다. 이와같이 볼밀처리에 의한 기계적 합금화시 $Mo_5Si_3$상이 형성되기 어려운 것은 금속간화합물 $Mo_5Si_3$이 가지고 있는 복잡한 결정구조와 매우 큰 단위격자에 기인하는 것으로 판단하였다. 볼밀법에 의해 제조한 초미세 결정립 분말재료는 기계적 성질을 향상시켜 초고온 구조재료에 응용이 기대된다.