论文部分内容阅读
金属钼熔点高,导电性,导热性和抗腐蚀性能优异,应用广泛。但钼的高温抗氧化性能差,限制了钼的应用范围。高熔点的MoSi2在高温氧化环境中能形成连续且具有保护能力的Si O2膜,常被用作抗氧化涂层。但单一MoSi2涂层的热膨胀系数与Mo基体存在失配问题,致使涂层易产生裂纹导致抗氧化性能降低。添加B后氧化生成的B2O3能提高Si O2的高温流动性,可以有效愈合高温氧化过程中产生的裂纹,但包埋共渗法制备B改性MoSi2涂层的致密度低,结构梯度化不明显,使各涂层间结合不牢固。研究发现,梯度功能涂层为多层复合结构且结构梯度明显,结合强度较高,且添加稀土或其氧化物可细化晶粒,使涂层更加致密,也能增强涂层与基体的结合强度,但钼表面稀土氧化物改性梯度功能涂层研究尚有不足。基于以上分析,本文采用两步包埋渗的方法在钼表面制备B改性Mo-Si梯度功能涂层、CeO2改性Mo-Si-B梯度功能涂层、Y2O3和CeO2共改性Mo-Si-B梯度功能涂层,分析对比了不同含量的B、CeO2、Y2O3单一改性和共改性对复合涂层氧化前后组织结构的影响规律,研究了不同元素改性Mo-Si-B梯度功能涂层的氧化行为及作用机制,主要研究结果如下:（1）B改性Mo-Si梯度功能涂层形成MoSi2和Mo B双层结构,且在MoSi2层中含有弥散分布的Mo B相,复合涂层与Mo基体形成冶金结合。在氧化过程中,B2O3能提高Si O2膜的高温流动性,当B含量为0.50 wt.%时,复合涂层在1150℃氧化后增重量为0.85 mg/cm2,氧化速率常数为1.76×10-2 mg2/（cm4·h）,较未掺杂B时明显降低,在600℃氧化后复合涂层均匀完整,失重量仅为0.008 mg/cm2。（2）适量CeO2掺杂对Si具有催渗效果,且可以细化晶粒。当CeO2含量为1.00wt.%时,复合涂层均匀致密且厚度较大,在1150°C下氧化255 h后增重量为0.41 mg/cm2,氧化速率常数为1.70×10-3 mg2/（cm4·h）,较其余CeO2含量改性复合涂层小。低温氧化过程中,CeO2能促进Si、B向外扩散形成氧化膜,在600℃下氧化255 h后增重量为0.18mg/cm2,改性复合涂层抗氧化性能较好。（3）Y2O3和CeO2协同作用下对Si、B具有更好的催渗作用、细化晶粒作用,当Y2O3和CeO2含量分别为1.50 wt.%和1.00 wt.%时,改性复合涂层均匀致密且厚度最厚,为58.69μm,但随着Y2O3和CeO2含量增加,改性复合涂层厚度有所减小。在氧化过程中,Y2O3和CeO2共同作用下形成完整致密的Si O2氧化膜,且能抑制Si向基体的进一步扩散,减少Mo5Si3层的形成。1.50 wt.%Y2O3和1.00 wt.%CeO2共改性复合涂层在1150°C下氧化255 h后增重量仅为0.29 mg/cm2,氧化速率常数为6.68×10-4 mg2/（cm4·h）,在600℃下氧化255 h后,增重量仅为0.07 mg/cm2,共改性复合涂层抗氧化性能更好。