鉬基合金高溫抗氧化涂層的制備及其性能研究.pdf

1、中圖分類號(hào)UDC博士學(xué)位論文學(xué)校代碼10533鉬基合金高溫抗氧化涂層的制備及其性能研究PreparationandPropertiesofMo—basedAlloysOxidationResistanceCoatingsatElevatedTemperature作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：論文答辯日期絲!垣篁』(7／汪異材料加工工程材料表面處理材料科學(xué)與工程學(xué)院王德志教授答辯委員會(huì)主席_強(qiáng)中南大學(xué)2014年4

2、月中南大學(xué)博士學(xué)位論文摘要鉬基合金高溫抗氧化涂層的制備及其性能研究摘要：鉬具有良好的高溫性能，高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱率，優(yōu)異的抗腐蝕性能，并具有良好的抗熱沖擊和抗熱疲勞能力，在難熔金屬中性價(jià)比最高，應(yīng)用最廣。然而，鉬和鉬合金在高溫氧化環(huán)境中易形成高揮發(fā)性的三氧化鉬，導(dǎo)致鉬和鉬合金失去其優(yōu)異的高溫性能，從而限制了鉬和鉬合金更為廣泛的應(yīng)用。為了改善鉬和鉬合金的高溫抗氧化性能，最為可行的方法是在表面涂覆一層防護(hù)涂層。高溫氧化環(huán)境下，二硅化鉬能在表面形

3、成一層連續(xù)的、具有保護(hù)能力的二氧化硅薄膜，被認(rèn)為是在溫度超過(guò)、1200℃時(shí)一種具有很好應(yīng)用前景的抗氧化材料。目前金屬鉬上抗氧化涂層的制各技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)(如制備簡(jiǎn)單但耗時(shí)太長(zhǎng))，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展。同時(shí)，由于高溫下二硅化鉬與基體鉬之間的擴(kuò)散，將大大降低其作為抗氧化涂層的使用壽命。因此，發(fā)展高效的涂層制各技術(shù)和延緩高溫下涂層與基體間的擴(kuò)散，具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文選用二硅化鉬作為鉬的涂層材料，分別采用大氣等離子噴涂法和原位化學(xué)

4、氣相沉積法在鉬表面制備二硅化鉬涂層和二硅化鉬／硼化鉬復(fù)合涂層，深入地研究了大氣等離子噴涂工藝和原位化學(xué)氣相沉積工藝對(duì)制備涂層組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，闡明了二硅化鉬和二硅化鉬／硼化鉬復(fù)合涂層高溫氧化機(jī)理，以及涂層中硅的擴(kuò)散機(jī)制，基于動(dòng)力學(xué)偏差調(diào)整了涂層結(jié)構(gòu)，有效地阻擋并延緩了高溫下硅的擴(kuò)散，延長(zhǎng)了涂層的使用壽命。采用噴霧干燥造粒和真空熱處理制備出適合大氣等離子噴涂用的二硅化鉬粉末，解決了細(xì)小二硅化鉬粉末在噴涂過(guò)程中容易退化為富鉬相的這一技術(shù)難

5、題。團(tuán)聚二硅化鉬粉末經(jīng)高溫?zé)崽幚砗螅嗟慕M成發(fā)生了輕微的變化，由單一的MoSi2相演變?yōu)橐訫oSi2相為主相和少量的M05Si3相，二硅化鉬在真空高溫?zé)崽幚磉^(guò)程中，發(fā)生了微弱的氧化，形成了少量的M05Si3相。其粉末的流動(dòng)性能為385s／509，松裝密度為165g／cm3。通過(guò)對(duì)不同噴涂工藝下制備的二硅化鉬涂層組織結(jié)構(gòu)和性能的研究以及關(guān)鍵等離子噴涂參數(shù)(CPSP)對(duì)二硅化鉬涂層組織性能的影響，調(diào)整了大氣等離子噴涂工藝條件：功率為35kW