鉬表面原位合成硅化物涂層的制備工藝與性能研究.pdf

1、金屬鉬具有極高的熔點(diǎn)(2622℃)以及較好的耐磨性、抗腐蝕性和電熱導(dǎo)性，常作為高溫發(fā)熱元件，但其在高溫大氣環(huán)境中表面形成易揮發(fā)的三氧化鉬，因而鉬僅能作為真空或保護(hù)氣氛中的高溫發(fā)熱元件。二硅化鉬因較高的熔點(diǎn)、抗熱沖擊性、良好的導(dǎo)熱性和優(yōu)異的高溫抗氧化性能可作為難熔金屬鉬及其合金高溫抗氧化涂層。但是，MoSi2的熱膨脹系數(shù)(8.1×10-6K-1)與Mo的(5.8×10-6K-1)相差較大，MoSi2涂層與鉬基體熱膨脹系數(shù)不匹配易產(chǎn)生裂紋導(dǎo)

2、致MoSi2涂層的高溫循環(huán)氧化性能下降。N元素的引入可以改變硅化鉬涂層的微觀結(jié)構(gòu)，提高涂層與基體的熱匹配性能。含B的硅化物由于形成保護(hù)性的硼硅玻璃而具有很好的抗氧化性。因此，本文采用氨解法滲氮、熔鹽法滲硅、滲硼制備了Mo-Si-N-B系硅化物涂層。探討了熔鹽成份、溫度和保溫時(shí)間等主要參數(shù)對(duì)Mo-Si-N-B系硅化物涂層的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成及高溫氧化性能的影響，并揭示其抗氧化機(jī)理，得出如下研究結(jié)果:
　　1.熔鹽法可制備鉬基Mo-S

3、i涂層。涂層微觀結(jié)構(gòu)從外至內(nèi)分別為MoSi2、Mo5Si3和基體?；罨瘎?duì)涂層厚度的影響較大，熔鹽中Na2SiF6和NaF共存時(shí)，其活化作用更加明顯。涂層厚度均隨溫度和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，但溫度比保溫時(shí)間對(duì)涂層厚度的影響更顯著。1000℃保溫10小時(shí)制備的硅化鉬涂層高溫抗氧化性能較好，1200℃時(shí)循環(huán)氧化可持續(xù)100小時(shí)以上。
　　2.采用氨解法滲氮、熔鹽法滲硅可制備鉬基Mo-Si-N涂層。涂層表層有MoSi2相和Si3N4相生

4、成。鉬基Mo-Si-N涂層的高溫循環(huán)氧化性能優(yōu)于鉬基Mo-Si涂層的。滲氮1000℃保溫2小時(shí)、流量200ml/min，再滲硅1000℃保溫2小時(shí)制備的鉬基Mo-Si-N涂層具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，1450℃循環(huán)氧化可持續(xù)78小時(shí)以上，高溫1600℃循環(huán)氧化可持續(xù)48小時(shí)以上。
　　3.采用熔鹽法在鉬基Mo-Si-N涂層上滲硼可制備鉬基Mo-Si-N-B涂層。涂層表層生成了MoSi2相、Mo2B5相和Si3N4相。Mo-Si-N