Nb基合金表面Mo-Si-B涂层的制备及其氧化行为研究

发布时间：2017-04-27 17:13

  本文关键词：Nb基合金表面Mo-Si-B涂层的制备及其氧化行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铌及铌合金熔点高、密度低、良好的耐蚀性和突出的高温强度，是主要的高温结构材料之一。但其抗氧化性差，使其高温领域的应用受到限制。针对这一问题，本文选用Mo-Si-B涂层作为铌及铌合金的抗氧化防护层。 本文以Mo丝、Si粉和B粉为原材料，利用辉光离子渗法和包埋渗法在铌合金基体表面制备Mo-Si-B抗氧化涂层。首先用辉光离子渗Mo在铌合金表面制备了Mo涂层，借助SEM、XRD、EDS等手段分析了温度、时间对涂层的组织形貌、相结构，以及合金元素对涂层扩散层厚度的影响。随后在Mo涂层的基础上进行Si-B包埋共渗，选取不同Si、B比例的渗剂和不同包渗温度进行实验，通过XRD、SEM、EDS等手段对结果进行分析，研究了温度及渗剂对共渗层的影响，以及Mo-Si-B涂层的生长机制。最后研究了Mo-Si-B涂层在高低温下的氧化行为。结果表明： （1）通过辉光离子渗Mo可以在铌基材料上制备Mo涂层。温度对渗Mo层的影响很大，温度越高涂层结合力越好。时间越长，Mo涂层厚度越厚。 （2）Si-B包埋共渗可以在Mo层上沉积制备Mo-Si-B涂层，一定范围内不同B含量对涂层结构没有很大影响，温度对涂层结构影响较大。在1200℃下保温5h制备的涂层结构由外向里依次为MoSi2、MoB、基体；1300℃保温5h制备的涂层结构由外向里依次为MoSi2、少量弥散分布的MoB、NbSi2、NbB2、Nb5Si3、基体。 （3）Mo-Si-B涂层在低温600℃氧化5h所形成的氧化膜不连续致密，氧化产物为SiO2和MoO3；涂层在高温1250℃氧化5h所形成的氧化膜连续致密，，氧化产物主要为SiO2。 （4）MoB对涂层抗高温氧化有利，主体涂层中含有MoB层的涂层其高温抗氧化性能良好；主体涂层中没有MoB层的涂层高温抗氧化性能差。
【关键词】：铌 辉光离子渗Mo Si-B包埋共渗 Mo-Si-B涂层 氧化
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-27
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 铌及铌合金氧化行为10-12
• 1.2.1 铌的氧化10-11
• 1.2.2 铌合金氧化11-12
• 1.3 提高铌及铌合金抗氧化的方法12-22
• 1.3.1 合金化法12-14
• 1.3.2 细化晶粒法14
• 1.3.3 涂层保护法14-19
• 1.3.4 铌及铌合金抗氧化涂层国内研究进展19
• 1.3.5 铌及铌合金抗氧化涂层的制备方法19-22
• 1.4 辉光等离子渗和包埋渗制备抗氧化涂层22-24
• 1.4.1 辉光等离子渗22-23
• 1.4.2 包埋渗法23-24
• 1.5 本论文采用的涂层体系24-25
• 1.6 课题研究意义及主要内容25-27
• 1.6.1 选题意义25-26
• 1.6.2 研究内容26-27
• 第二章 实验内容和方法27-36
• 2.1 基体材料的选择27
• 2.2 实验工艺流程27-28
• 2.3 辉光离子渗 Mo28-31
• 2.3.1 辉光离子渗 Mo 设备及原理28-29
• 2.3.2 辉光离子渗 Mo 实验材料29-30
• 2.3.3 渗 Mo 实验方案30-31
• 2.3.4 辉光离子渗 Mo 操作过程31
• 2.4 包埋渗 Si-B31-34
• 2.4.1 包埋渗设备及原理31-33
• 2.4.2 渗剂的准备33
• 2.4.3 包埋渗操作过程33-34
• 2.4.4 包埋渗工艺参数34
• 2.5 氧化实验34-35
• 2.5.1 低温氧化34
• 2.5.2 高温氧化34-35
• 2.6 实验结果分析35-36
• 2.6.1 X 射线衍射分析（XRD）35
• 2.6.2 扫描电子显微镜分析（SEM 分析）35
• 2.6.3 能谱分析（EDS）35-36
• 第三章 铌及铌合金表面辉光离子渗钼研究36-42
• 3.1 工艺参数对渗 Mo 层的影响36-41
• 3.1.1 温度对表面形貌影响36-37
• 3.1.2 温度对涂层厚度的影响37-38
• 3.1.3 温度对涂层截面形貌的影响38-40
• 3.1.4 时间对涂层厚度的影响40-41
• 3.1.5 基体合金元素对渗 Mo 的影响41
• 3.2 本章小结41-42
• 第四章 铌合金表面 Mo-Si-B 涂层的制备42-58
• 4.1 涂层表面分析42-44
• 4.1.1 涂层表面相分析42-43
• 4.1.2 涂层表面形貌分析43-44
• 4.2 包埋渗中气体平衡分压计算44-45
• 4.3 涂层截面形貌及相结构分析45-52
• 4.3.1 B 含量对涂层组织形貌与相结构的影响45-50
• 4.3.2 温度对涂层组织形貌与相的影响50-52
• 4.4 Mo-Si-B 涂层生长机制52-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 Mo-Si-B 涂层氧化行为研究58-70
• 5.1 氧化简介58-60
• 5.1.1 影响氧化膜抗氧化性能的因素58-59
• 5.1.2 氧化膜形成条件59-60
• 5.2 Mo-Si-B 合金的氧化行为60-62
• 5.2.1 Mo-Si-B 合金的低温氧化行为60-61
• 5.2.2 Mo-Si-B 合金的高温氧化行为61-62
• 5.3 Mo-Si-B 涂层氧化后涂层形貌及相分析62-69
• 5.3.1 Mo-Si-B 涂层氧化后表面形貌与相分析62-64
• 5.3.2 Mo-Si-B 涂层氧化后截面形貌与相分析64-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-78
• 攻读学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐勇;杜继红;李争显;黄春良;胡湘银;;铌及铌合金高温抗氧化防护涂层研究[J];表面技术;2009年05期

2 殷磊,易丹青,肖来荣,杨莉,刘会群;铌及铌合金高温抗氧化研究进展[J];材料保护;2003年08期

3 陈磊,王富岗;抗高温氧化合金的研究进展[J];材料导报;2002年05期

4 肖来荣;易丹青;殷磊;李洪武;;铌及铌合金高温涂层研究进展[J];材料导报;2004年01期

5 赵陆翔;郭喜平;;铌基合金抗高温氧化研究进展[J];材料导报;2006年07期

6 乔彦强;郭喜平;任家松;;Ti-Nb-Si基超高温合金Si-Cr共渗涂层在1250℃的氧化行为[J];材料工程;2010年02期

7 陆雷,白彬,邹觉生,杨江荣,肖红,蒋春丽;铌表面初始氧化行为的EELS和AES研究[J];稀有金属材料与工程;2004年08期

8 张明军;郭喜平;;Nb-Cr系多元合金的组织和性能[J];稀有金属材料与工程;2008年06期

9 郑欣;白润;王东辉;蔡晓梅;王峰;夏明星;喻吉良;;航天航空用难熔金属材料的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2011年10期

10 李丹;易丹青;张霞;杨洁;;Nb-38Ti-11Si-3Al新型高温合金的氧化行为[J];粉末冶金材料科学与工程;2006年03期

  本文关键词：Nb基合金表面Mo-Si-B涂层的制备及其氧化行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：331041