納米晶Mo(Si,Al)2涂層氧化性能及其氧化膜的電化學(xué)特性的研究.pdf

1、金屬間化合物MoSi2以其較低的密度、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性能，而被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ母邷亟Y(jié)構(gòu)材料。但是其在中溫范圍內(nèi)(500℃左右)氧化時，因無選擇性氧化出現(xiàn)崩解粉化的現(xiàn)象，此災(zāi)難性氧化現(xiàn)象被稱為“PEST”現(xiàn)象。
　　本課題利用Al合金化及納米化的復(fù)合作用，提高M(jìn)o(Si1-xAlx)2涂層的抗氧化性能。采用雙陰極等離子濺射方法，成功在鈦合金(TC4)表面制備了五種 Al含量不同的納米晶 Mo(Si1-xAlx)2(x

2、=0，x=0.03，x=0.06，x=0.1，x=0.15)涂層。利用 X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)及透射電鏡(TEM)對納米晶涂層的物相及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。實驗結(jié)果表明：制備的納米晶涂層分為沉積層和擴(kuò)散層，涂層組織致密、連續(xù)，納米晶晶粒大小均勻，晶粒尺寸約為5nm。通過劃痕法測得納米晶Mo(Si1-xAlx)2涂層與基體結(jié)合緊密。
　　將納米晶Mo(Si1-xAlx)2涂層在500℃、600℃和700℃的氧化爐中氧化

3、，通過XRD、SEM、EDS測試方法對氧化后的物相、氧化產(chǎn)物的成分、氧化膜形貌進(jìn)行研究。研究表明：Mo(Si1-xAlx)2涂層在500℃氧化，涂層表面會生成板條狀的MoO3。隨氧化時間增加，涂層內(nèi)部生成體積膨脹率為250％的MoO3，氧化膜內(nèi)部的體積膨脹，會產(chǎn)生裂紋。Mo(Si1-xAlx)2涂層在600℃下氧化時，MoO3開始揮發(fā)；當(dāng)氧化溫度為700℃時，MoO3揮發(fā)嚴(yán)重，氧化膜表面留下大量孔洞。所以MoO3的生成及揮發(fā)，是MoSi

4、2產(chǎn)生PEST氧化的根本原因。通過Al元素的添加，能夠有效阻止氧化膜中裂紋的產(chǎn)生，提高涂層的抗氧化性能。
　　將500℃溫度下氧化不同時間的納米晶Mo(Si1-xAlx)2涂層在3.5% NaCl溶液中測試其電化學(xué)性能。電化學(xué)實驗結(jié)果表明：納米晶涂層的氧化膜在開路電位下發(fā)生不同程度的溶解，Al含量越低，氧化時間越長，氧化膜溶解越明顯，借助XPS分析可知MoO3溶解為MoO42-。隨氧化時間延長，交流阻抗譜中出現(xiàn)第二個時間常數(shù)，Bo