铌合金高温抗氧化硅化物涂层的研究

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1、摘要锟及镊合金以其熔点离、耐腐蚀秘良好麓离温强度艘为重要的瘩温结构候选材料。但较差的抗氧化性能，严踅制约其在蕞温上的应用。针对这一问题，本文选用硅化物作为锅及铌合金的抗氧化涂层。采用二次熔烧工艺在铌基体上制备了添加元素Ge改性的Si，Cr_Fe硅纯物涂爱；采用料浆熔烧工艺涮备了怒高溢瓣mSi2涂层；测试了涂层试样在1200℃，1400℃，1600℃F媳静态抗氧化稠循环挽氧化性能；利用x射线衍射()(]RD)，扫描电子显微镜(SEM)，电子能谱仪(EDS)，显微硬度仪等手段进行了观察和分析，研究了涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。建立了硅元索在Mo

2、Si2涂层与Nb基体雾碡；发生反应扩敖的数学模型，缝合实验基础对所缛数据进霉亍比较分析，探讨了铌基体与硅化物涂层的界砸反应特点和规律。通过研究，得到如下结论：二次熔烧工艺可以改善si—er～Fe涂层表面缝织均匀性和致密性，菠过渡瀑宽化，能提高涂层蛉抗氯纯性能。改性元素Ge在涂鬃中分布不均匀，主要集中在涂层主体层和界面过渡层，能改善涂层的抗氧化性能，并有效阻止裂纹的扩展。／涂层表现为多层结构，截面显微硬度成梯度减小，在界面处硬魔变化较大。涂层良好的高温抗氧化性取决于涂绥表谣状态、涂屡结构、氧纯物层与涂层主体以及基体膨胀系数差等因素的综合作用。b～一Mosiz涂层

3、的高温抗氧化性能比改性s卜cr～Fe涂层好，两者都能在表面选择氧化形成玻璃氧化物，有自愈能力。料浆中的杂质会破坏涂鼷表瑟完整性，降低涂层的抗氧亿健箍；涂鼷与基体之闻通过扩散形成了过渡层，达到了冶金结合，涂屡戆复合结构有剩于提高摭氧化性能。Mosiz涂层会与铌基体发生互扩散，在界面处形成大量集中孔洞；热应力使涂层产生横向裂纹，促使涂层从其主体与过渡层接触的界面处发生横向内部断裂。提凑了三个基本假设：1)扩数是缓慢酶，整个过程由鸯L散规律所控制；2)必须是体扩散，丽不是短路扩鼓；3>反应瞬时完成，即在相界面上始终保持准平衡；结合铌硅二元相图和实验结果，建立了渤si

4、。涂屡与Nb基体界面硅元素反应扩散的模型。将实验数据与模接计算结果进行跑较，分析了误差因素，对送一步饼究锯合金表面高IIr温抗氧化涂层掇出了参考意见。关键词：铌，疯温抗氧化涂鼷，改性硅化物，MoSi2，界题扩散ABSTRACTNb-baseda110ysareimportanthightemperaturestructuralmaterials纛ue奶氆eif量lighme圭专呈藏gpo巍t，goodp∞群畦iesofh逗囊temper鑫主嘴strengthatldcorrosionresistallce．Butthe印plicabilityislimited

5、bytheirpo默ox堪a主i黼pfope蛀ies。lnof文贯tosolve凌弧pfoble黼，氇esilicidewasusedas也ehightomperatureoxidationresistanceprotectiVecoatingfor№。basedallo}ys。下珏ef魏odi蠡e娃Si—C》Feeo皱邈gby{：沁鑫dded职强spreparedbysecondslurry—firing．Theu1廿a_highternperatllreoxidationres主staneeMoSi2coatingwaSalsoprodllcedbysl班

6、{y一蠡r汰gtee重lnology。ThesⅢc籼ddyn踟nic孰nti—o)ddationpropeniosweretestedatvarioustemper粕re1200℃，1400℃，1600℃。Thestructuro，compos{tesa聪pha8edistributionof协ecoatingand廿1erelationshipbetweenmesefeaturesand也eoxidationresistanceof谯ecoatingwerein、，estigatedbySEM，EDS，XItDandMicrohardnessAnaiysis

7、．Areactivodifmsionmodelof瓤￡erfacebetweentheMoSi2coatingand也eNbsubstratewasestablished．Thecbaracteristicandt圭1ediscipiinarianwereexploredbycompareandanalysisofⅡ1ecollecteddata．Throu曲t11estudy’thefonowing棘l萄neonclusionscanbedrawn．nesecondsully—firhlgtechnologycanimprovetlle11ni触m姆ofth

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