Nb-Ti-Si合金表面Mo-Si-B涂层的制备及其氧化行为研究

发布时间：2017-07-27 00:08

  本文关键词：Nb-Ti-Si合金表面Mo-Si-B涂层的制备及其氧化行为研究

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【摘要】：Nb-Ti-Si合金具有熔点高、高温力学性能优异等特点,是重要的高温结构材料。虽然通过合金化使得其抗氧化性得到一定程度提高,但仍需通过在其表面制备涂层以达到高温有氧环境下的使用要求。本文通过在Nb-Ti-Si合金表面制备Mo-Si-B涂层来改善其高温抗氧化性。首先采用辉光离子渗技术在Nb-Ti-Si合金表面制备Mo涂层,研究分析了温度与时间对Mo涂层厚度,表面与截面形貌的影响;合金元素对界面结合的影响。在基体表面制备Mo涂层后,通过包埋Si-B共渗在基体表面制备出Mo-Si-B涂层,分析了涂层的表面及截面形貌,并确定了涂层的结构。对所制备的Mo-Si-B涂层进行600℃与1250℃条件下不同时间的氧化实验,分析涂层氧化后表面与截面的形貌及物相组成。实验中采用XRD进行物相分析,SEM、BSE进行形貌分析以及EDS、WDS进行成分分析,得出以下几点:(1)通过辉光离子渗技术制备Mo涂层,随着温度升高Mo涂层厚度增加,且更为致密,涂层与基体界面处结合也越好;随着保温时间延长Mo涂层厚度增大;基体中其它合金元素的存在使得基体与涂层界面处互扩散更好。(2)Mo涂层包埋Si-B共渗制备所得的Mo-Si-B涂层具有多层结构。(3)Mo-Si-B涂层在600℃氧化后表面生成氧化物SiO2和B2O3,此外还残留有包埋渗渗剂中的Al2O3;氧化后涂层结构与未氧化前结构基本一致。(4)Mo-Si-B涂层在1250℃氧化5h和20h后,形成致密连续的氧化膜,氧化产物主要为SiO2及少量Nb2O5和TiO2,此外还残留有包埋渗渗剂中的Al2O3;氧化后MoSi2/NbSi2层界面处出现较多裂纹;氧化过程中NbSi2转化为Nb5Si3。
【关键词】：Nb-Ti-Si合金 辉光离子渗 包埋渗 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】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 铌及铌合金基本性能和应用10-11
• 1.3 铌及铌合金的氧化11-12
• 1.4 合金化保护12-14
• 1.5 细化晶粒法14
• 1.6 表面涂层技术的研究进展14-20
• 1.6.1 涂层分类14-17
• 1.6.2 涂层常用制备方法17-20
• 1.7 本文采用的涂层体系20-21
• 1.8 课题研究意义及主要内容21-22
• 第二章 实验内容和方法22-29
• 2.1 基体材料22
• 2.2 实验工艺流程22
• 2.3 辉光离子渗Mo22-25
• 2.3.1 辉光离子渗Mo设备及原理22-24
• 2.3.2 辉光离子渗Mo实验材料24-25
• 2.3.3 辉光离子渗Mo实验方案25
• 2.3.4 辉光离子渗Mo实验操作过程25
• 2.4 包埋Si-B共渗25-27
• 2.4.1 包埋渗设备及原理25-27
• 2.4.2 包埋渗渗剂及工艺27
• 2.4.3 包埋渗操作过程27
• 2.5 氧化实验27
• 2.6 实验结果分析27-29
• 2.6.1 X射线衍射分析（XRD）27
• 2.6.2 扫描电子显微镜分析（SEM）27-28
• 2.6.3 成分分析（EDS，，WDS）28-29
• 第三章 铌合金表面辉光离子渗钼研究29-35
• 3.1 渗Mo涂层宏观形貌及表面XRD29-30
• 3.2 温度对渗Mo涂层影响30-33
• 3.2.1 温度对渗Mo涂层表面形貌影响30-31
• 3.2.2 温度对渗Mo涂层截面形貌影响31-32
• 3.2.3 温度对渗Mo涂层厚度影响32
• 3.2.4 温度对互扩散层影响32-33
• 3.3 时间对渗Mo涂层厚度影响33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 铌合金表面Mo-Si-B涂层的制备35-41
• 4.1 涂层表面分析35-36
• 4.1.1 涂层表面形貌分析35-36
• 4.1.2 涂层表面XRD分析36
• 4.2 涂层截面及相分析36-39
• 4.2.1 涂层截面分析36-38
• 4.2.2 涂层物相分析38-39
• 4.3 Si-B共渗反应热力学分析39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第五章 Mo-Si-B涂层氧化行为研究41-52
• 5.1 600℃下的氧化41-45
• 5.2 1250℃下的氧化45-50
• 5.3 涂层抗氧化机理50-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论与展望52-53
• 参考文献53-58
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文58-59
• 致谢59

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