鈮表面MoSi2基復(fù)合涂層的制備及其抗氧化性能研究.pdf

1、基于自身優(yōu)越的物理化學(xué)特性，鈮及鈮合金在高于傳統(tǒng)鎳基、鐵基和鈷基合金工作的極限溫度幾百度以上時(shí)仍具有較好的強(qiáng)度和性能，因此被視作21世紀(jì)替代傳統(tǒng)高溫合金的優(yōu)選材料。然而鈮及鈮合金抗氧化性能較差，純金屬鈮甚至在600℃左右就開始迅速發(fā)生“pest”氧化現(xiàn)象，這嚴(yán)重制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，迫切要求研究人員改善鈮及鈮合金的高溫抗氧化性能。在鈮基材料表面涂覆防護(hù)涂層是提高其高溫抗氧化性能的有效途徑。
　　本文以純鈮材料作為基體材料，圍

2、繞鈮基抗氧化MoSi2涂層及Mo-Si-B復(fù)合涂層的設(shè)計(jì)和制備、基體與涂層之間的界面行為、涂層的抗氧化性能等內(nèi)容進(jìn)行了探討，采用OM、XRD、SEM等檢測技術(shù)對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）以涂層的孔隙率和硬度為優(yōu)化目標(biāo)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得大氣等離子噴涂方法在純鈮表面制備 Mo涂層最優(yōu)工藝參數(shù)為：噴涂電壓60V，主氣流量45L·min-1，噴涂距離120mm，送粉速率68g·min-1。在此工藝參數(shù)下噴涂

3、Mo涂層的孔隙率為2.5％，顯微硬度為315.3HV0.5。經(jīng)過真空熱處理(1850℃×1h)后，Mo涂層致密度明顯提升，孔隙率由9.6%降低為0.9%。熱處理過程中 Mo涂層與 Nb基體發(fā)生互擴(kuò)散，產(chǎn)生冶金結(jié)合，改善了涂層與基體之間的熱匹配性能，增加了涂層和基體之間的結(jié)合。
　?。?）通過在熱處理的鈮基 Mo層表面包埋滲 Si及 Si-B共滲，制備了MoSi2涂層和Mo-Si-B復(fù)合涂層。確定了最佳的包埋滲工藝為：1050℃×5

4、h；滲 Si后涂層由表及里依次為MoSi2→Mo5Si3→Mo→Nb-Mo合金層；Si-B共滲后，涂層由外向內(nèi)依次為MoSi2→Mo5Si3-MoB→Mo3Si→Mo→Nb-Mo合金層。
　?。?）MoSi2涂層及 Mo-Si-B復(fù)合涂層的高溫氧化性能表明，兩種涂層氧化動(dòng)力學(xué)均遵循拋物線規(guī)律，但 Mo-Si-B復(fù)合涂層的抗氧化能力較MoSi2涂層有所提高。添加B后能夠在涂層中形成流動(dòng)性較好的B2O3-SiO2混合相氧化層，B2O3