鈮合金高溫抗氧化硅化物涂層的研究.pdf

1、鈮及鈮合金以其熔點高、耐腐蝕和良好的高溫強度成為重要的高溫結(jié)構(gòu)候選材料.但較差的抗氧化性能,嚴重制約其在高溫上的應(yīng)用.針對這一問題,本文選用硅化物作為鈮及鈮合金的抗氧化涂層.采用二次熔燒工藝在鈮基體上制備了添加元素Ge改性的Si-Cr-Fe硅化物涂層;采用料漿熔燒工藝制備了超高溫的MoSi<,2>涂層;測試了涂層試樣在1200℃,1400℃,1600℃下的靜態(tài)抗氧化和循環(huán)抗氧化性能;利用X射線衍射(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM),電

2、子能譜儀(EDS),顯微硬度儀等手段進行了觀察和分析,研究了涂層的結(jié)構(gòu)、元素分布、相分布與抗氧化性能的關(guān)系.建立了硅元素在MoSi2涂層與Nb基體界面發(fā)生反應(yīng)擴散的數(shù)學模型,結(jié)合實驗基礎(chǔ)對所得數(shù)據(jù)進行比較分析,探討了鈮基體與硅化物涂層的界面反應(yīng)特點和規(guī)律.通過研究,得到如下結(jié)論:二次熔燒工藝可以改善Si-Cr-Fe涂層表面組織均勻性和致密性,使過渡層寬化,能提高涂層的抗氧化性能.改性元素Ge在涂層中分布不均勻,主要集中在涂層主體層和界面

3、過渡層,能改善涂層的抗氧化性能,并有效阻止裂紋的擴展.MoSi<,2>涂層的高溫抗氧化性能比改性Si-Cr-Fe涂層好,兩者都能在表面選擇氧化形成玻璃氧化物,有自愈能力.料漿中的雜質(zhì)會破壞涂層表面完整性,降低涂層的抗氧化性能;涂層與基體之間通過擴散形成了過渡層,達到了冶金結(jié)合,涂層的復(fù)合結(jié)構(gòu)有利于提高抗氧化性能.MoSi<,2>涂層會與鈮基體發(fā)生互擴散,在界面處形成大量集中孔洞;熱應(yīng)力使涂層產(chǎn)生橫向裂紋,促使涂層從其主體與過渡層接觸的界