[发明专利]一种铌合金表面MoSi2

说明书

本发明涉及难熔金属的表面处理技术，具体为一种铌合金表面MoSi₂涂层的制备方法。首先对铌合金表面溅射一层Mo‑W薄层，再通过激光熔覆工艺在Mo‑W薄层上制备MoSi₂涂层，可得到机械性能优良、且与铌合金结合良好的MoSi₂涂层。本发明制备的铌合金表面MoSi₂涂层，采用多元合金化方法，并通过磁控溅射和激光熔覆工艺进行制备。一方面，由于采用多合金元素的添加，会对MoSi₂涂层产生合金化作用，可以改善MoSi₂涂层的机械性能；另一方面，通过磁控溅射Mo‑W薄层，也可以在一定程度上改善铌合金和MoSi₂涂层之间的结合强度，能够减少MoSi₂涂层的剥落现象。

技术领域

本发明涉及难熔金属的表面处理技术领域，具体为一种铌合金表面MoSi₂涂层的制备方法。

背景技术

铌合金熔点高，具有优异的高温强度和良好的低温塑性，是最有前景的新一代航空航天器结构材料，在军事工业、航天技术领域已经有广泛的应用。但是，铌基合金的高温抗氧化能力不佳，这影响了其在高温条件下的长期有效使用。

在铌合金表面添加硅化钼涂层是目前提高铌合金高温氧化性能的重要方法。MoSi₂是一种典型的高温合金热障涂层材料，具有优异的高温抗氧化性能，在高温下发生氧化时可形成致密的非晶态SiO₂，可保护内部金属不被氧化。

但是，MoSi₂在室温下很脆，低温下(400～700℃)会发生“pesting 氧化，高温下(1250℃以上)强度较低，应用受到限制。除此之外，由于铌合金和MoSi₂的基本物性存在差异，因而在使用过程中易出现微裂纹，从而容易导致涂层发生失效。因此，提高铌合金表面MoSi₂涂层的服役性能，并进一步改善铌合金和MoSi₂涂层之间的结合具有非常重要的现实意义。

铌的弹性模量103GPa，而MoSi₂的弹性模量440GPa，两者之间相差较大，这极易导致铌合金表面MoSi₂涂层在小变形下即在基体和涂层的界面处发生破坏，从而导致涂层失效。在铌合金和MoSi₂涂层的界面处制备过渡层是一种重要的提高铌合金与MoSi₂涂层界面结合的方法。Mo元素、W元素与Nb元素三者之间在固态下完全互溶，溶解能力强，且Mo元素与MoSi₂之间易于形成较好的界面结合，Mo、 W元素还会对MoSi₂涂层产生合金化作用，可提高涂层的机械性能，因而Mo元素和W元素是非常适合作为铌合金与MoSi₂涂层之间过渡层的合金元素。除此之外，Mo元素和W元素具有较大的弹性模量， Mo元素弹性模量324GPa，W元素弹性模量344GPa，可以有效减少铌合金与MoSi₂涂层的弹性模量差异，减少因变形导致的涂层失效。因此，为了保证与基体之间有良好的界面结合，采用磁控溅射的方法在铌合金和MoSi₂涂层的之间制备Mo-W过渡层，厚度为100～200μm。