二硅化鉬

二硅化鉬 圖片來自風商城

二硅化鉬是一種無機化合物，化學式為MoSi2，為灰色金屬固體。不溶於大部分酸，但可溶於硝酸和氫氟酸。兩種原子的半徑相差不大，電負性比較接近，其具有近似於金屬與陶瓷的性質。二硅化鉬具有導電性，在高溫下表面能形成二氧化硅鈍化層以阻止進一步氧化。應用於高溫抗氧化塗層材料、電加熱元件、集成電極薄膜、結構材料、複合材料的增強劑、耐磨材料、結構陶瓷的連接材料等領域。

目錄

發展歷史

硅化鉬於1906年發現，硅和鉬在不同條件下，可形成硅化三鉬（Mo3Si）、三硅化五鉬（Mo5Si3）和二硅化鉬（MoSi2）。

三種硅化鉬中最主要是二硅化鉬（MoSi2），是一種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和共價鍵共存的特徵，具有優良的高溫本質特徵。

早在1907年，二硅化鉬就用作金屬的高溫防腐塗層材料，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，隨着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，在世界範圍內廣泛開展起來。

物化性質

MoSi2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SiC相當；有適中的密度（6.24g/cm3）；較低的熱膨脹係數（8.1×10-6K-1）；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、高溫抗氧化塗層及高溫結構材料。

在MoSi2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。不溶於一般的礦物酸（包括王水），但溶於硝酸和氫氟酸的混合酸中，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，高溫燃燒緻密的石英玻璃（SiO2）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於1700℃，形成SiO2保護膜，在熔點為1710℃下稠合，和SiO2融合成熔融滴。由於其表面延伸的動作，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。應當提示的是由於在低溫度的強氧化作用，該元素不能長時間被用於400-700℃溫度環境下。

用途

二硅化鉬的應用於高溫抗氧化塗層材料、電加熱元件、集成電極薄膜、結構材料、複合材料的增強劑、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、熔煉器皿坩堝（用於熔煉鈉、鋰、鉛、鉍、錫等金屬）。

2）微電子工業：MoSi2與其他一些難熔金屬硅化物Ti5Si3、WSi2、TaSi2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：作為高溫抗氧化塗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

製備原理：Mo+2Si→MoSi2

二種元素直接反應可製得MoSi2。

貯存方法

常溫密閉避光，通風乾燥處。

安全信息

危險品標誌：有害

安全標識：S36

危險標識：R20/21/22

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、 複雜度：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