纯钼表面包埋Si-B共渗涂层的显微组织及低温氧化行为

在纯钼表面进行包埋Si-B共渗,研究B改性MoSi2涂层的结构及其在600℃下的氧化行为。利用XRD,EDS,WDS分析涂层的相组成和结构,并结合热力学计算分析涂层的组织形成。结果表明:采用16Si-4B-4NaF-76Al2O3渗剂在1100~1400℃下可制备Si-B共渗涂层,涂层由外向内可分为五层:最外层MoSi2,次外层MoSi2+MoB,第三层Mo5Si3,第四层MoB和最内层Mo2B;涂层主体为MoSi2,渗入的B在与基体反应形成Mo-B化合物层的同时,还在MoSi2中形成MoB相;涂层的生长以Si,B原子向内扩散为主;在600℃氧化时涂层中的B向表面扩散并氧化生成B2O3。     

等离子喷涂及真空热处理过程中MoSi2涂层的相演变

分别采用MoSi2Mo-66.7%Si和Mo-70%Si(摩尔分数)粉末为原料,在45钢上大气等离子喷涂MoSi2涂层,对喷涂前后相以及真空热处理对涂层相和组织的影响进行了研究.结果表明,以MoSi2为原料喷涂后,涂层主要是由MoSi2和Mo5Si3相组成,MoSi2由亚稳定的MoSi2(h)六方结构和稳定的MoSi2(t)四方晶体结构组成.而Mo-66.7%Si和Mo-70%Si两种粉末喷涂后,涂层均由Mo,Si单质粉组成,喷涂过程没有形成硅化物.Mo-66.7%Si涂层在1 050,1 200℃热处理1 h后,涂层中主相是Mo5Si3,次相为MoSi2.Mo-70%Si涂层在800,1 000 ℃热处理30 min后,生成了少量的MoSi2,Mo5Si3和Mo3Si.在1 050 ℃热处理时,随着时间的延长,MoSi2相含量相对增多,当热处理时间为30,45 min时,由于Mo,Si和Fe之间的反应扩散,还生成了FeMoSi和Fe3Si相.     

包埋渗结合激光熔覆制备复合涂层的高温抗氧化性

为了提高铌合金的抗氧化性能,采用铝硅共渗的方法在铌合金表面制备Al-Si涂层,结合激光熔覆技术于渗层上熔覆MOSi2涂层。探讨了Al-Si渗层的生长机制,研究了铌合金表面Al-Si渗层及MoSi2/Al-Si涂层的抗高温氧化性能。结果表明:Al-Si渗层的形成过程是源于Al、Si元素的先后沉积,优先形成了Al3Nb相。渗层厚度x与保温时间f遵循关系式:x=At1/2+7.4(1000℃:A=11.6,1050℃:A=16.2)。激光熔覆制备的MoSi2/Al-Si涂层均匀连续致密,与基体结合紧密,无裂纹孔洞等缺陷。主要相结构为MoSi2、Al3Nb、NbSi2、Nb5Si3和Mo(Si,Al)2。经1200℃氧化后,Al-Si渗层及MoSi2/Al-Si涂层都形成大量的SiO2保护膜,阻止了氧原子的进一步扩散。与Al-Si渗层相比,MoSi2层表面形成的连续致密混合氧化物有效避免了Al-Si渗层的快速消耗,MoSi2/Al-Si涂层的高温氧化优于Al-Si渗层。     

热处理对C／C复合材料Mo-Si-N系涂层抗氧化性能的影响

以Mo粉和Si粉为原料，采用熔浆法在氮气环境中制备了C／C复合材料的Mo．Si—N系抗氧化涂层，并对涂层1400℃预氧化热处理前后的组织结构和氧化行为进行了研究。结果表明，Mo．Si—N涂层除具有与Mo．Si系涂层相同的SiC底层和MoSi2／Si主结构层外，还形成了厚度不均匀的Si3N4／SiC／Si表面层。Mo-Si—N系涂层具有1400℃稳定抗氧化能力和1450℃长时间氧化防护潜力；经1400℃预氧化热处理后，涂层的最高抗氧化温度达到了1500℃，氧化12小时后重量损失率小于1wt％。     

铌合金表面MoSi2-B4C复合涂层的快速烧结制备及高温氧化行为

以Mo-Si-B4C混合粉末为涂层原料,采用放电等离子烧结在铌合金表面原位反应烧结制备MoSi2-B4C复合涂层,研究涂层组织形成过程及界面反应特征,考察涂层在1450℃下的抗氧化性能。结果表明,在烧结的升温阶段,MoSi2相就已完全形成,而在保温的初期阶段,部分B4C颗粒又与邻近的MoSi2反应生成了SiC和Mo2B5。烧结过程中,涂层中的Si和B向基体合金扩散,形成了由NbSi2 + NbB外层和Nb5Si3内层组成的互扩散区。涂层在1450℃至少100h内可有效保护基体,表面生成了致密的SiO2-B2O3氧化膜,而互扩散区内NbB的存在有效阻碍了氧化过程涂层中Si的内扩散。     

不同Al含量Mo(Si_(1-x),Al_x)_2材料的高温氧化行为

以MoSi2、Mo和Al粉末为原料,采用真空热压烧结制备不同Al含量的Mo(Si1-x,Alx)2材料,考察Al含量对MoSi2材料微观结构和高温氧化行为的影响。结果表明,当x=0和0.05时,Mo(Si1-x,Alx)2材料主要由呈C11b结构的MoSi2组成;当x=0.1时,该材料主要由呈C40结构的Mo(Si0.9,Al0.1)2和MoSi2组成;当x=0.2~0.4时,该材料由呈C40结构的Mo(Si1-x,Alx)2相组成。随着Al含量的增加,Mo(Si,Al)2晶格膨胀增大。1200℃氧化时,不同Al含量Mo(Si1-x,Alx)2材料的氧化动力学均呈抛物线规律;Mo(Si,Al)2中Al含量越高,氧化增量越大,抗氧化能力越低。当x=0和0.05时,材料表面氧化生成了连续致密的SiO2氧化膜;当x=0.1时,氧化层由SiO2·Al2O3混合氧化膜组成;当x=0.2~0.4时,材料表面氧化生成连续的Al2O3氧化膜。由于Si和Al的扩散,氧化膜与Mo(Si1-x,Alx)2界面处形成了Mo5(Si,Al)3过渡区。     

C／C复合材料Mo-Si-N抗氧化涂层的制备

在C／C复合材料表面采用熔浆法制备Mo—Si系涂层的烧结过程中通入氮气，开发了Si3N4．MoSi2／Si—SiC（Mo-Si-N系）多层抗氧化涂层，并初步考察了涂层的抗氧化性能。结果表明，多层涂层的致密性主要受制于起始氮化温度。只有在Si熔点以上通入氮气，才能获得致密无缺陷的涂层。多层涂层的底层为SiC，外层为Si3N4，中间层为MoSi2／Si。这种多层涂层的抗氧化性能与涂层中MoSi2的含量有关；MoSi2含量为30％（体积分数，下同）和40％时，与真空中合成的Mo-Si涂层相比，高温抗氧化性能显著改善，抗氧化温度提高到1400℃～1450℃。     

MoSi_2加热元件的高温碳化

采用XRD、SEM和EPMA技术研究MoSi2棒材的高温碳化行为。结果显示:试样心部仍为MoSi2相,碳化产物为Mo5Si3C和Mo2C;碳化层组织疏松,有大量圆形孔洞存在,厚度约为500～800μm,心部组织表现为MoSi2沿晶和穿晶脆性断裂特征;碳化产物位于三元Mo-Si-C平衡相图中Mo5Si3、Mo5Si3C和Mo2C三相区内,试样由内到外,Mo2C含量逐渐升高;碳化产物主要由Mo5Si3碳化形成,而并非MoSi2的直接碳化产物。     

C／C复合材料ZrB2-SiC基陶瓷涂层制备及烧蚀性能研究

为提高C／C复合材料的抗烧蚀性能,采用两步刷涂一烧结法制备了ZrB2-SiC基陶瓷涂层。首先利用反应烧结制备ZrB2-SiC—ZrC过渡层,并在此基础上制备了ZrB2-20％SiC-5％Si3N4、ZrB2．15％SIC-20％MoSi2、ZrB2．15％SiC-20％TaC3种外涂层。利用XRD和扫描电镜研究了涂层的相组成和显微形貌,并采用氧乙炔焰烧蚀仪测试了涂层在2500℃、60S的抗烧蚀性能,探讨了涂层的高温烧蚀机理。结果表明：利用反应烧结制备的过渡层与基体结合紧密,且与外涂层无明显分层现象,起到了良好的过渡作用;由于Si,N4及MoSi2起到了烧结助剂作用,使ZrB2—20％SiC-5％Si,N4、ZrB2．15％SiC．20％MoSi2外涂层结构较为致密;ZrB2—20％SiC-5％si3N4、ZrB2—15％SiC～20％MoSi2涂层表现出了较好的抗烧蚀性能,其中ZrB2-20％SiC-5％Si3N4涂层线烧蚀率及质量烧蚀率分别为0．075mm/s、0．0081/s,ZrB2—15％SIC-20％MoSi2涂层线烧蚀率及质量烧蚀率分别为0．018mm／s、0．0064g／s,而ZrB2-15％SIC-20％TaC涂层由于结构较为松散,未能起到有效的氧化防护,导致涂层被烧穿。     

喷涂粉末对MoSi_2涂层结构的影响

以自蔓延合成MoSi2粉末和团聚体MoSi2粉末为喷涂原料,采用大气等离子喷涂技术,在K403镍基合金表面制备了二硅化钼涂层,考察了两种喷涂用粉末对MoSi2涂层的相组成和微观组织的影响。结果表明,自蔓延合成粉末制备的MoSi2涂层含有较多的Mo5Si3和Mo相,不利于涂层的抗氧化性能;采用团聚体粉末为喷涂原料,可制备出含有少量的Mo5Si3相和Mo相且致密性较好的MoSi2涂层。     

MoSi2 oxidation resistance coatings for Mo5Si3/MoSi2 composites

In order to improve the oxidation resistance properties of 30 at.% Mo5Si3/MoSi2 composite at high temperature in air, a molybdenum disili-tide coating was prepared on its surface by a molten salt technology. XRD and SEM analysis showed that only tetragonal MoSi2 phase ex-isted in the coating after being siliconized for 5 h at 900℃. The oxidation film formed on the uncoated sample was not dense, so that oxygen diffused easily through it. The volatilization of MoO3 resulted in the oxidation film separating from the substrate. The MoSi2coating was proved to be an effective method to prevent 30 at.% MosSi3/MoSi2 composites from being oxidized at 1200℃. A dense glassy SiO2 film was formed on the MoSi2 coating surface, which acted as a barrier layer for the diffusion of oxygen atoms to the substrate. The 30at.% Mo5Si3/MoSi2 composites with a MoSi2 coating showed much better oxidation resistance at high temperature.     

CODEPOSITION OF ALUMINUM AND SILICON ON PURE MOLYBDENUM SUBSTRATE USING HALIDE ACTIVATED PACK CEMENTATION TREATMENTS

1. IntroductionHigh temperature coatings are important elements for successful implementation ofmany of aero-space system ..t.,i.l.I1j. Molybdenum is one of the promising metals foraerospace application because its high melting point (2885K), moderate den…     

Nb-Ti-Si 合金表面辉光离子渗 Mo / 包埋渗 Si制备 MoSi2 涂层的研究

目的在Nb-Ti-Si合金表面制备MoSi2涂层。方法先进行辉光离子渗Mo,再进行包埋渗Si。分析温度对渗Mo层表面形貌、厚度、元素互扩散的影响,以及渗Si后涂层的表面形貌和结构。结果在1100℃进行辉光离子渗Mo,渗Mo层与基体形成了显著的互扩散。对渗Mo层进行包埋渗Si后,所形成的涂层组织致密,具有多层结构,由外向内依次为MoSi2层、NbSi2层和Nb5Si3层,在MoSi2和NbSi2层之间存在(Mo,Nb)Si2互扩散区。结论通过辉光离子渗/包埋渗的方法,可以在Nb-Ti-Si合金表面制备Mo Si2涂层,且涂层与基体呈冶金结合,结合较好。     

钼合金Si-Cr-Ti-SiC-MnO2涂层的制备与组织性能

目的提高钼合金表面红外辐射性能与高温抗氧化性能。方法将40%Si、20%Cr、5%Ti、5%SiC、30%Mn O_2五种粉末与酒精、粘结剂按比例混合,经高能球磨6 h后制得均匀悬浮的料浆。采用浸涂工艺对预处理的钼合金试样进行料浆涂覆,在1450℃真空烧结0.5 h后制得黑色涂层试样。通过1550℃高温静态氧化试验和高温粒子薄片红外光谱综合实验系统,分别评价涂层抗氧化性能和红外辐射性能,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对涂层氧化前后的形貌与组织结构进行分析。结果钼合金Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层在700、900℃的法向发射率分别达0.85、0.88,在1550℃高温有氧环境下的静态抗氧化寿命达7 h。原始涂层呈四层复合梯度结构,由外到内分别为SiO_2+Mn3O_4+M5Si3(M指Mo、Cr、Ti)、M5Si3+Mo Si2+SiC+Mn3O_4、Mo Si2、Mo5Si3。高温氧化后,涂层四层复合结构由外到内转变为SiO_2+(Cr,Ti)5Si3+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、M5Si3+SiC+Mn Cr2O_4+Mn3O_4、Mo Si2、M5Si3。高温氧化过程中,MSi2高硅化物层逐渐转变为M5Si3低硅化物层,涂层表面形成含Mn Cr2O_4尖晶石相和复合硅化物的致密SiO_2玻璃膜。结论 Si-Cr-Ti-SiC-Mn O_2涂层可有效提高钼合金基体的红外辐射性能和高温抗氧化性能,复合硅化物与硅锰复杂氧化物具有良好的抗氧化性能、高辐射性能和自愈合性能。     

钼及钼合金表面高温防护涂层的研究进展

系统总结了国内外关于钼及钼合金表面高温防护涂层的最新研究成果，分析了钼在不同温度区间的氧化特征，并基于涂层组织结构稳定性、涂层缺陷、涂层与基体界面结合强度、界面物理和化学相容性、氧扩散等多方面，概述了钼及钼合金表面高温防护涂层的性能要求。归纳了现阶段应用于钼及钼合金表面的高温防护涂层体系，主要包括单一硅化物涂层、改性的硅化物涂层、硅化物基梯度复合涂层、铝化物涂层、耐热合金涂层和氧化物涂层，重点讨论了涂层的成分和结构对其抗高温氧化性能的影响。同时，对比介绍了钼及钼合金表面高温防护涂层常用的制备方法，主要包括料浆烧结法、包埋渗法、等离子喷涂法、熔盐法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。最后，对钼及钼合金表面高温防护涂层现阶段存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

Effect of Mo/Si Ratio on the Microstructure and Oxidation Resistance of Si-Mo Coating for C/C Composites

Oxidation protective Si-Mo coatings were prepared by pack cementation on the surface of C/SiC coated carbon/carbon composites. The influences of Mo/Si mass ratio in the pack powders on the microstructure and oxidation resistance of the coating were investigated. It showed that with the Mo/Si ratio increasing from 0.1 to 0.4, the MoSi2 proportion and the dimension of cracks in the coating increased, and the oxidation protective ability of the coated specimens firstly increased and then decreased. The coating...     

MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的低温氧化行为

通过热重分析 (TGA)、X射线衍射 (XRD)和扫描电镜 (SEM)研究了 Mo Si2 - Mo5Si3复合材料的低温氧化行为 ,指出材料低温氧化时 ,随 Mo5Si3量增多 ,材料氧化加剧 ,当 Mo5Si3含量超过 16 % (质量分数 )时发生“PEST”现象 ,所形成的 Si O2 由于 Mo O3晶须的大量存在 ,使其不能均匀连续地分布于材料表面 ,从而加剧了氧化     

MoSi2—Mo5Si3复合材料的低温氧化行为

通过热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）研究了MoSi2-Mo5Si3复合材料的低温氧化行为,指出材料低温氧化时,随Mo5Si3量增多,材料氧化加剧,当Mo5Si3含量超过16％（质量分数）时发生“PEST”现象,所形成的SiO2由于MoS3晶须的大量存在,使其不能均匀连续地分布于材料表面,从而加剧了氧化。