CN112063966B - 一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法 - Google Patents

一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112063966B
CN112063966B CN202010963326.XA CN202010963326A CN112063966B CN 112063966 B CN112063966 B CN 112063966B CN 202010963326 A CN202010963326 A CN 202010963326A CN 112063966 B CN112063966 B CN 112063966B
Authority
CN
China
Prior art keywords
molybdenum alloy
layer
powder
temperature
bonding layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010963326.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112063966A (zh
Inventor
宋鹏
翟瑞雄
黄太红
陈榕
吕建国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202010963326.XA priority Critical patent/CN112063966B/zh
Publication of CN112063966A publication Critical patent/CN112063966A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112063966B publication Critical patent/CN112063966B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
    • C23C12/02—Diffusion in one step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，属于高温热防护领域。本发明所述方法为在钼合金表面制备层状复合功能涂层，所述层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层；扩散粘结层是Si、B、Al元素与基体扩散形成，形成层是裂纹愈合剂和扩散粘结层原位氧化形成，抗氧化层是碳化物、氮化物和裂纹愈合剂组成的陶瓷涂层。本发明涂层材料及结构设计合理，制备工艺简单、生产成本低，涂层致密均匀，该层状复合功能涂层与钼合金结合强度高、热膨胀系数匹配，能够使钼合金表面抗高温抗烧蚀性能达到1800℃以上。

Description

一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，属于高温热防护技术领域。
背景技术
近年来，我国航天航空事业发展迅速，热端部件的服役温度要求进一步提高，然而，目前使用的镍基、钴基高温合金使用温度都在1000℃左右，已经接近熔点的80％，提升空间有限。所以，开发和应用新型抗高温氧化材料体系已经成为新型飞行器实现高性能、高可靠性和低成本的基础与保障。钼由于其高熔点和优异的高温性能而具有广阔的应用前景，科学家已经开发钼铜合金，钼钛合金，稀土钼合金，钼硅硼合金(Mo-Si-B)和钛锆钼合金(TZM)等，广泛以高温结构材料应用在航空航天，发电，核反应堆，军事等领域；但是，在高温氧化环境下，钼和钼合金的快速氧化，导致其失去优异的高温性能，从而限制了钼基合金更为为广泛的应用。因此，提高钼基合金抗氧化能力具有重要意义。
合金化和高温防护涂层是提高钼基合金抗氧化性能主要的两个途径。通过添加Si、B、Hf、Y、Fe、Zr等元素改善材料的抗氧化性，但是，合金元素加少了不能提高合金的抗氧化性能，加多了导致材料性能下降，合金化改性是非常复杂且作用十分有限。高温防护涂层对于钼基合金具有重要的保护功能。通过在钼基合金表面沉积一层Al-Si抗氧化涂层，提高了钼合金抗氧化性能。但仍然不能满足关键热端部件更高温度使用需求。
目前研究中，张厚安等(授权公告号CN 102534469，2013.11.27)在钼合金制备Mo-N-Si-B涂层，有效防护温度达到1600℃；周小军等(申请公告号CN 104498941 A，2015.04.08)采用料浆法在钼合金表面制备了以Si、Ni、Al、W等元素组成的硅化物涂层，抗氧化温度达1500℃；肖来荣等(申请公告号CN 106119829 A，2016.11.16)采用料浆法在钼合金表面制备Mo-Hf-Si涂层，抗氧化温度达1600℃。
综上所述，钼合金作为最有潜力替代传统高温合金的材料，在钼基合金表面制备宽温域抗氧化涂层技术仍然处于探索阶段，另外，现有涂层材料体系抗氧化温度低于1600℃，开发新型长寿命超高温(大于1800℃)抗氧化体系是一个关键技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有钼合金表面涂层材料体系抗氧化温度低于1600℃，不能满足关键热端部件性能要求。
本发明的目的在于提供一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体为：在钼合金表面制备层状复合功能涂层，所述层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层。
所述扩散粘结层由Mo(Al,Si)x、Mo5Si3、MoB、Mo2B、Mo5SiB2中的一种或多种组成。
所述抗氧化层由陶瓷相和裂纹愈合剂组成，陶瓷相为TaC、WC、HfB2、BN、ZrC中的至少一种，裂纹愈合剂为NbSi2、MoSi2、Ti3SiC2、TiSi2其中一种。
所述中间形成层为由扩散粘结层和裂纹愈合剂在高温烧蚀环境中原位氧化生成的SiO2。
本发明所述提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体包括以下步骤：
(1)对钼合金表面进行磨抛处理去除表面氧化皮以获得新鲜金属表面，超声波清洗后烘干，备用。
(2)将硅粉、硼粉、铝粉、活化剂、填充剂按一定比例混合得到混合粉末，所述填充剂为氧化铝或碳化硅，所述活化剂为氟化钠或氯化铵；将混合粉末和基体装入坩埚并密封，干燥后置于高温气氛炉中热处理，采用固渗法在钼合金表面制备扩散粘结层，扩散粘结层厚度50-100μm。
(3)将步骤(2)中制备好的扩散粘结层超声波清洗、除油和烘干处理，通过热喷涂在准备好的粘结层上制备抗氧化结构层，抗氧化结构层厚度100-300μm；抗氧化结构层的原料为陶瓷相为TaC、WC、HfB2、BN、ZrC中的至少一种，裂纹愈合剂为NbSi2、MoSi2、Ti3SiC2、TiSi2其中一种。
(4)对所制得的钼合金表面层状复合功能涂层采用热处理工艺进行致密化处理。
优选的，本发明步骤(2)中硅粉的质量百分比为20％-40％、硼粉的质量百分比为0.2％-1.2％、铝粉的质量百分比为1％-10％、活化剂的质量百分比为3％-10％、其余为填充剂。
优选的，本发明步骤(2)所述热处理温度800-1050℃，热处理时间4-24小时。
优选的，本发明所述热喷涂的条件为：喷涂距离7-12mm；喷涂功率30-60Kw；送粉速率20-50g/min。
优选的，本发明步骤(4)所述热处理的条件为：热处理温度900-1400℃，保温时间5-48h。
本发明打破常规成分设计思路，充分利用表面热防护技术和新型“树干”层状仿生设计理念(如图1所示)；通过固渗法制备的扩散粘结层，涂层与基体结合良好，Mo(Al,Si)x、Mo5Si3、MoB、Mo2B、Mo5SiB2等物质与基体热膨胀系数相近，提高了涂层与基体的相适应性；同时利用热喷涂技术快速在表面形成碳化物、氮化物和裂纹愈合剂组成的陶瓷抗氧化层，TaC、WC、HfB2、BN、ZrC碳化物、氮化物陶瓷相起到抗高温烧蚀的功能，裂纹愈合剂NbSi2、MoSi2、Ti3SiC2、WSi2，一方面增加抗氧化涂层中陶瓷的韧性，另外一方面在高温环境中原位氧化生成SiO2，改变涂层内部体积和应力变化，阻碍裂纹扩展，使涂层具有自修复功能。通过设计上述层状复合功能涂层，多种材料，各层结构扬长避短、各司其职，使钼合金表面表面抗高温烧蚀能力短时间达到1800℃以上，延长了钼合金使用寿命。
本发明与传统技术相比具有以下优点：
(1)本发明所述方法与传统涂层相比，通过构造新型的复合功能涂层，在最外面加入了多元相，抗高温烧蚀能力大大提升，在基体与外涂层之间加入扩散粘结层，提高了涂层与基体的适应性；同时利用原位氧化，在扩散粘结层和陶瓷涂层之间形成一层低粘度氧化层，阻碍裂纹扩展，延长了涂层使用寿命。
(2)本发明所述钼合金表面的多层复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层；采用本发明公开的方法，涂层致密均匀，该层状复合功能涂层与钼合金结合强度高、热膨胀系数匹配，能够使钼合金表面抗高温抗烧蚀性能达到1800℃以上。
附图说明
图1为钼合金表面层状抗氧化涂层原理图；
图2为裂纹自修复示意图；
图3为固渗法制备扩散粘结层微观形貌图；
图4为过渡粘结层1300℃氧化5小时的微观形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体包括以下步骤：
(1)钼合金基材预处理：钼合金基材用砂纸打磨抛光直至漏出新鲜金属表面，超声波清洗后烘干。
(2)渗剂准备：所述渗剂由以下质量百分比的原料球磨混合制成：B粉0.2％，NaF粉3％，Si粉20％，Al2O3粉76.8％。
(3)过渡粘结层制备：将烘干的钼片包埋于装有B粉0.2％，NaF粉3％，Si粉20％，Al2O3粉76.8％渗剂的坩埚中，然后将坩埚置于温度900℃高温炉中，氩气气氛保护热处理4h，粘结层扩散层厚度为70μm。
(4)抗氧化结构层制备：将TaC、HfB2、MoSi2以70％(wt.％)，20(wt.％)，10(wt.％)比例混合，得到喷涂所需粉末，通过等离子喷涂设备，控制喷涂距离70mm，喷涂功率30KW，送粉速率20g/min，将其在扩散粘结层上喷涂，制的抗氧化结构层厚度为200μm。
(5)将该涂层采用退火工艺进行致密化处理，具体按照如下方法进行：将涂覆扩散粘结层和抗氧化结构层的钼合金置于高温气氛炉中，在氩气保护气氛下，以5℃/min的升温速率在900℃进行5小时的保温处理，待自然降温至室温后取出。
本实施例制备得到的层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层；所述扩散粘结层由MoSi2，MoB组成；所述抗氧化层由陶瓷相和裂纹愈合剂组成，陶瓷相为TaC和HfB2，裂纹愈合剂为MoSi2；所述中间形成层为由扩散粘结层和裂纹愈合剂在高温烧蚀环境中原位氧化生成的SiO2。
对涂层进行1600℃静态氧化实验和1800℃热震实验，结果如表1所示。
实施例2
一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体包括以下步骤：
(1)钼合金基材预处理：钼合金基材用砂纸打磨抛光直至漏出新鲜金属表面，超声波清洗后烘干。
(2)渗剂准备：所述渗剂由以下质量百分比的原料球磨混合制成：B粉0.8％，NaF粉6％，Si粉30％，Al粉5％，Al2O3粉58.2％。
(3)过渡粘结层制备：将烘干的钼片包埋于装有B粉0.8％，NaF粉6％，Si粉30％,Al粉5％，Al2O3粉63.2％渗剂的坩埚中，然后将坩埚置于温度1000℃高温炉中，氩气气氛保护热处理15h，粘结层扩散层厚度为90μm。
(4)抗氧化结构层制备：将BN、ZrC、NbSi2以70％(wt.％)，20(wt.％)，10(wt.％)比例混合，得到喷涂所需粉末，通过等离子喷涂设备，控制喷涂距离100mm，喷涂功率45KW，送粉速率30g/min，将其在扩散粘结层上喷涂，制的抗氧化结构层厚度为250μm。
(5)将该涂层采用退火工艺进行致密化处理，具体按照如下方法进行：将涂覆扩散粘结层和抗氧化结构层的钼合金置于高温气氛炉中，在氩气保护气氛下，以5℃/min的升温速率在1100℃进行20小时的保温处理，待自然降温至室温后取出。
本实施例制备得到的层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层；所述扩散粘结层由Mo(Al,Si)2、MoB组成；所述抗氧化层由陶瓷相和裂纹愈合剂组成，陶瓷相为BN和ZrC，裂纹愈合剂为NbSi2；所述中间形成层为由扩散粘结层和裂纹愈合剂在高温烧蚀环境中原位氧化生成的SiO2。
对涂层进行1600℃静态氧化实验和1800℃热震实验，结果如表1所示。
实施例3
一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体包括以下步骤：
(1)钼合金基材预处理：钼合金基材用砂纸打磨抛光直至漏出新鲜金属表面，超声波清洗后烘干。
(2)渗剂准备：所述渗剂由以下质量百分比的原料球磨混合制成：B粉1.2％，NaF粉10％，Si粉40％，Al2O3粉48.8％。
(3)过渡粘结层制备：将烘干的钼片包埋于装有B粉1.2％，NaF粉10％，Si粉40％，Al2O3粉48.8％渗剂的坩埚中，然后将坩埚置于温度1050℃高温炉中，氩气气氛保护热处理24h，粘结层扩散层厚度为100μm。
(4)抗氧化结构层制备：将HfB2、WSi2以70％(wt.％)，30(wt.％)比例混合，得到喷涂所需粉末，通过等离子喷涂设备，控制喷涂距离120mm，喷涂功率60KW，送粉速率50g/min，将其在扩散粘结层上喷涂，制的抗氧化结构层厚度为300μm。
(5)将该涂层采用退火工艺进行致密化处理，具体按照如下方法进行：将涂覆扩散粘结层和抗氧化结构层的钼合金置于高温气氛炉中，在氩气保护气氛下，以5℃/min的升温速率在1400℃进行48小时的保温处理，待自然降温至室温后取出。
本实施例制备得到的层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层；所述扩散粘结层由MoSi2、MoB、Mo2B组成；所述抗氧化层由陶瓷相和裂纹愈合剂组成，陶瓷相为HfB2，裂纹愈合剂为WSi2；所述中间形成层为由扩散粘结层和裂纹愈合剂在高温烧蚀环境中原位氧化生成的SiO2。
对涂层进行1600℃静态氧化实验和1800℃热震实验，结果如表1所示。
实施例4
一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体包括以下步骤：
(1)钼合金基材预处理：钼合金基材用砂纸打磨抛光直至漏出新鲜金属表面，超声波清洗后烘干。
(2)渗剂准备：所述渗剂由以下质量百分比的原料球磨混合制成：B粉1.0％，NH4Cl粉5％，Si粉25％，SiC粉69.0％。
(3)过渡粘结层制备：将烘干的钼片包埋于装有B粉1.0％，NH4Cl粉5％，Si粉25％，SiC粉69.0％渗剂的坩埚中，然后将坩埚置于温度1000℃高温炉中，氩气气氛保护热处理24h，粘结层扩散层厚度为100μm。
(4)抗氧化结构层制备：将TaC、WC、HfB2、Ti3SiC2以60％(wt.％)，10(wt.％)，10(wt.％)，10％(wt.％)比例混合，得到喷涂所需粉末，通过等离子喷涂设备，控制喷涂距离100mm，喷涂功率50KW，送粉速率30g/min，将其在扩散粘结层上喷涂，制的抗氧化结构层厚度为250μm。
(5)将该涂层采用退火工艺进行致密化处理，具体按照如下方法进行：将涂覆扩散粘结层和抗氧化结构层的钼合金置于高温气氛炉中，在氩气保护气氛下，以5℃/min的升温速率在1400℃进行24小时的保温处理，待自然降温至室温后取出；本实施例制备得到的层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化结构层；所述扩散粘结层由Mo5Si3、MoSi2、MoB组成；所述抗氧化层由陶瓷相和裂纹愈合剂组成，陶瓷相为TaC、WC和HfB2，裂纹愈合剂为Ti3SiC2；所述中间形成层为由扩散粘结层和裂纹愈合剂在高温烧蚀环境中原位氧化生成的SiO2。
对涂层进行1600℃静态氧化实验和1800℃热震实验，结果如表1所示。
对比例1
对比例1制备的钼合金抗氧化层与实施例1中制备的钼合金抗氧化层的不同之处在于：对比例1中没有抗氧化结构层。
(1)钼合金基材预处理：钼合金基材用砂纸打磨抛光直至漏出新鲜金属表面，超声波清洗后烘干。
(2)渗剂准备：所述渗剂由以下质量百分比的原料球磨混合制成：B粉1.0％，NH4Cl粉5％，Si粉25％，SiC粉69.0％。
(3)过渡粘结层制备：将烘干的钼片包埋于装有B粉1.0％，NH4Cl粉5％，Si粉25％,SiC粉69.0％渗剂的坩埚中，然后将坩埚置于温度1000℃高温炉中，氩气气氛保护热处理24h，粘结层扩散层厚度为100μm。
(4)对涂层进行1300℃静态氧化实验，结果如表1所示。
表1涂层高温抗氧化寿命
Figure BDA0002681357410000071
图3为实施例1所制备扩散粘结层微观形貌图；由图可以看出粘结扩散层由两层组成，外层的MoSi2层和内层MoB层，涂层厚度为70μm，MoSi2/MoB复合涂层没有明显的缺陷，且涂层和基体结合良好。
图4为实施例1所制备的粘结扩散层经1300℃氧化5小时的微观形貌图；由图可以看出，涂层氧化后，表面形成一层致密的氧化膜，经元素分析可知，这层玻璃态的氧化膜为SiO2，此玻璃氧化膜就是权利要求1中所述的中间形成层，中间形成层可以阻碍外界氧气的进入，起到保护基体的作用，其次还能改变涂层内部体积和应力变化，阻碍裂纹扩展，使涂层具有自修复功能。

Claims (5)

1.一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于：在钼合金表面制备层状复合功能涂层，所述层状复合功能涂层包括设于钼合金表面的扩散粘结层，中间形成层以及抗氧化层；
所述扩散粘结层由Mo(Al, Si)x、Mo5Si3、Mo2B、Mo5SiB2中的一种或多种组成；
所述抗氧化层由陶瓷相和裂纹愈合剂组成，陶瓷相为TaC、WC、HfB2、BN、ZrC中的至少一种，裂纹愈合剂为NbSi2、Ti3SiC2、WSi2其中一种；
所述中间形成层为扩散粘结层和裂纹愈合剂在高温烧蚀环境中原位氧化生成的SiO2；
所述提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，具体方法包括：
（1）对钼合金表面进行磨抛处理去除表面氧化皮以获得新鲜金属表面，超声波清洗后烘干，备用；
（2）将硅粉、硼粉、铝粉、活化剂、填充剂按一定比例混合得到混合粉末，所述填充剂为氧化铝或碳化硅，所述活化剂为氟化钠或氯化铵；将混合粉末和基体装入坩埚并密封，干燥后置于高温气氛炉中热处理，采用固渗法在钼合金表面制备扩散粘结层，扩散粘结层厚度50-100μm；
（3）将步骤（2）中制备好的扩散粘结层进行超声波清洗、除油和烘干处理，通过热喷涂在准备好的扩散粘结层上喷涂抗氧化层，抗氧化层厚度100-300μm；
（4）对所制得的钼合金表面层状复合功能涂层采用热处理工艺进行致密化处理。
2.根据权利要求1所述提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于：步骤（2）中硅粉的质量百分比为20%-40%、硼粉的质量百分比为0.2%-1.2%、铝粉的质量百分比为1%-10%、活化剂的质量百分比为3%-10%、其余为填充剂。
3.根据权利要求1所述提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于：步骤（2）中：热处理温度800-1050℃，热处理时间4-24小时。
4.根据权利要求1所述提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于：步骤（3）中热喷涂的条件为：喷涂距离7-12mm；喷涂功率30-60Kw；送粉速率20-50g/min。
5.根据权利要求1所述提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法，其特征在于：步骤（4）中热处理的条件为：900-1400℃，5-48h。
CN202010963326.XA 2020-09-14 2020-09-14 一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法 Active CN112063966B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010963326.XA CN112063966B (zh) 2020-09-14 2020-09-14 一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010963326.XA CN112063966B (zh) 2020-09-14 2020-09-14 一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112063966A CN112063966A (zh) 2020-12-11
CN112063966B true CN112063966B (zh) 2022-02-25

Family

ID=73695885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010963326.XA Active CN112063966B (zh) 2020-09-14 2020-09-14 一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112063966B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113529012B (zh) * 2021-07-21 2024-01-26 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种用于输变电设备表面Al改性的MoSi2-SiC涂层的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104087936A (zh) * 2014-07-14 2014-10-08 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种碳基复合材料抗烧蚀涂层的制备方法
CN105237025A (zh) * 2015-08-28 2016-01-13 陕西科技大学 一种C/C-SiC-MoSi2陶瓷基复合材料的制备方法
CN107675120A (zh) * 2017-09-05 2018-02-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种在钼或钼合金表面制备硅化钼涂层的方法
EP3488026A4 (en) * 2016-07-22 2020-03-25 Westinghouse Electric Company Llc SPRAYING METHOD FOR COATING NUCLEAR FUELS TO ADD A CORROSION-RESISTANT BARRIER LAYER

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138060B2 (en) * 2007-10-26 2012-03-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Wafer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104087936A (zh) * 2014-07-14 2014-10-08 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) 一种碳基复合材料抗烧蚀涂层的制备方法
CN105237025A (zh) * 2015-08-28 2016-01-13 陕西科技大学 一种C/C-SiC-MoSi2陶瓷基复合材料的制备方法
EP3488026A4 (en) * 2016-07-22 2020-03-25 Westinghouse Electric Company Llc SPRAYING METHOD FOR COATING NUCLEAR FUELS TO ADD A CORROSION-RESISTANT BARRIER LAYER
CN107675120A (zh) * 2017-09-05 2018-02-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种在钼或钼合金表面制备硅化钼涂层的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-temperature oxidation and plasma torch testing of MoSi2–HfB2–MoB ceramics with single-level and two-level structure;A.Yu. Potanin et al;《Colloids Science》;20190709;第158卷;第1-13页 *
钼基合金高温抗氧化涂层的制备及性能研究;汪异;《中国博士学位论文全文库 工程科技I辑》;20141215(第12期);第6-63页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112063966A (zh) 2020-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108585897B (zh) 一种难熔金属高温抗氧化Si-Mo-YSZ涂层及其制备方法
CN108048778B (zh) 层状复合硅化物/玻璃陶瓷高温抗氧化涂层及其制备方法
Qian-Gang et al. Microstructure and anti-oxidation property of CrSi2–SiC coating for carbon/carbon composites
CN105967759A (zh) 一种稀土氧化物改性Si-Mo-O梯度抗氧化涂层及制备方法
Sun et al. A MoSi2-based composite coating by supersonic atmospheric plasma spraying to protect Nb alloy against oxidation at 1500° C
CN113025951B (zh) 一种含抗氧化复合涂层的钼合金及其制备方法
CN109468574A (zh) 一种耐高温环境障碍涂层及制备方法
CN112063966B (zh) 一种提高钼合金表面抗高温烧蚀性能的方法
US3770487A (en) Refractory composites
CN110373628B (zh) 一种难熔金属表面原位反应自生高温扩散障及其制备方法
Lei et al. Influence of SiO2 glass phase (SGP) content on the oxidation and diffusion behavior of MoSi2 coatings on Nb-based alloys
CN113088883B (zh) 一种高温合金复合金属陶瓷涂层及其制备方法
CN113512702B (zh) 一种单相β-NiAl粘结层及其制备方法
Zhu et al. Influence of Ta2O5 on the micromorphology and high-temperature oxidation resistance of MoSi2-based composite coating for protecting niobium
CN106853436B (zh) 一种钼基复合涂层及其制备方法
CN110304946B (zh) 一种陶瓷基复合材料表面的宽温域抗氧化涂层及其制备方法
CN114107888B (zh) 一种含有TaB扩散障层的新型钽基Si-Mo-ZrB2复合涂层及其三步制备法
CN109576661B (zh) Zr，Ti，Al多元改性硅化物渗层的两步法制备方法
CN111960830A (zh) 一种石墨基体上SiC／HfB2-SiC-La2O3／SiC抗超高温氧化复合涂层
CN112962012B (zh) 一种集抗氧化和阻界面扩散于一体的复合防护涂层及其制备方法
Liu et al. Ablation resistance and mechanism of SiC/ZrC-ZrB2 double layer coating for C/C composites under plasma flame
CN109437974B (zh) 一种具有Mo-Si-B-O高温抗氧化涂层的C/SiC复合材料及其制备方法
CN114315390A (zh) 一种碳/碳复合材料表面宽温域长寿命抗氧化涂层及低温制备方法
CN109722665B (zh) 一种钼基材料表面防护涂层的制备方法
CN115215551B (zh) 一种复合玻璃陶瓷颗粒、高温防护涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant