MoSi2涂层高温抗氧化性能和微观组织.pdf

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1、MoSi2涂层高温抗氧化性能和微观组织陈道勇贾中华(航天材料及工艺研究所，北京100076)文摘采用真空阴极电弧沉积工艺在铌钨合金喷管内、外表面和铌钨合金试样表面沉积了Mo层，采用真空包渗X--艺使Mo层硅化生成MoSi涂层。利用扫描电子显微镜、能谱、XRD、金相显微镜对Mo层和MoSi，涂层表面和断面微观形貌、结构进行了分析。分析表明：MoSi涂层的相结构由外向内大致可分为外层(MoSi)、中间层(NbSi：)和过渡层(Nb5Si3)。高温抗氧化试验结果表明：MoSi2涂层在大气环境下1800cIC的静态抗氧化性能达到了30h，室温至1700℃循

2、环热震1376次。考核热试车情况：发动机在温度1450℃累计工作了415S，在1610℃工作了100S，涂层状况完好。关键词铌钨合金，喷管，Mo层，包渗，MoSi涂层，高温抗氧化，发动机MicrostructureandHigh—TemperatureOxidationResistanceofMolybdenumDisilicideCoatingChenDaoyongJiaZhonghua(AerospaceResearchInstituteofMaterals＆ProcessingTechnology，Beijing100076)Abstract

3、ThemolybdenumCoatingsonthesurfaceofniobium—tungstenalloynozzleandsamplewasdepositedbythevacuumarcplasmadepositionmethod．AndtheMoSi2coatingwasfabricatedbythesiliconpackcementation．Investigationwasmadeintothemorphology，structureandelementchangingofthesurfaceandcross—sectionofthe

4、molybdenumdisilicidecoatingbyXRD，SEM，EDS．Theoxidationresistanceinstaticaisareat1800~Candthermalshockfromroomtemperatureto1700~(2aretested．Theresultsshowthattheoxidationresistanceofat1800％reach30hours，thethermalshockis1376cycles．Afterengineoperates415Sat1450~C，and100Sat1610~(2，

5、thecoatingiSnotbroken．KeywordsNiobium-tungstenalloy，Nozzle，Molybdenumcoatings，Packcementation，Molybdenumdisilicidecoating，High—temperatureoxidationresistance，Engine0引言已得到广泛应用，能工作到1600~C以上，是极有潜力双组元液体推进剂轨／姿控发动机比冲是衡量发的涂层体系。而且铌及其合金与MoSi具有相近的动机性能的重要指标。提高发动机的比冲，可以减轻线胀系数，还有可能形成NbSi：一

6、MoSi：固溶体，这些因运载工具结构质量、增大射程，延长卫星寿命、增大有素保证了涂层与基材的良好结合l生能j。si—cr—rri涂效载荷。除结构设计优化外，提高发动机比冲的主要层的主体成分为NbSi，在高温下氧化后生成的是Nb途径是选用能够承受更高工作温度和更强气流冲刷O和SiO保护膜，由于铌氧化生成Nb：O后体积增大，的推力室基体材料和相应的高温抗氧化涂层。氧化膜层中就会产生很大的内应力，膜越厚，它的内应目前，铌铪合金抗氧化涂层采用料浆烧结工艺制力就越大，当内应力超过了膜本身的强度时，膜层就会备的si—Cr—rri涂层，工作温度为1200～135

7、0~C。铼出现裂纹，进而发生碎裂脱落J，直至涂层失效。而喷管抗氧化涂层采用化学气相沉积工艺制备的铱涂MoSi涂层在高温下氧化生成挥发性的MoO，和具有自层，但成本过高、涂层结合力低，需要进一步改进。为愈合能力的SiO，保护膜，阻止氧向基材方向的扩散，因了提高双组元液体推进剂轨／姿控发动机铌钨合金推此MoSi，涂层具有更优异的性能。力室身部抗氧化涂层的工作温度，提高发动机的比冲，MoSi，抗氧化涂层可使双组元液体推进剂轨／姿控我们在铌钨合金喷管上研究和制备了MoSi涂层。发动机铌钨合金推力室身部的工作温度达到1550~C，MoSi，具有优良的高温抗氧

8、化性能，作为发热元件比现有的铌铪合金推力室身部的工作温度提高200~C，收稿日期：2011—11—21作者简介：陈道勇，1