新型Nb硅化物基超高溫合金的氧化行為及其抗氧化涂層技術(shù)研究.pdf

1、本文設(shè)計(jì)了新型Nb硅化物基超高溫合金的成分，并采用真空自耗電弧熔煉法制備了其母合金錠。利用高溫拉伸氧化爐對(duì)母合金態(tài)試樣進(jìn)行了高溫氧化實(shí)驗(yàn)，分析了材料的氧化組織及高溫氧化動(dòng)力學(xué)。利用真空可控氣氛包埋滲爐在電弧熔煉態(tài)母合金試樣上制備了硅化物涂層，分析了涂層的組織結(jié)構(gòu)和涂層后試樣在1250℃的氧化行為。 在850℃、1150℃和1250℃下，新型Nb硅化物基超高溫合金的氧化膜均隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而變厚。內(nèi)外氧化層的分界面比較明顯，外氧

2、化膜組織較為粗大，呈塊狀和顆粒狀，有一些圓形或橢圓形的孔洞。而內(nèi)氧化區(qū)組織比較致密，其斷面上是方向較雜亂的條狀孔洞，長(zhǎng)度為5～40μm，寬約0．5～15μm。 綜合能譜分析和x射線衍射分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)新型Nb硅化物基超高溫合金在850℃氧化50h時(shí)，其氧化產(chǎn)物為固溶了Cr、Al、Si和Hf的(Ti，Nb)O<,2>、SiO<,2>和Cr<,2>O<,3>；1150℃氧化5h后，氧化產(chǎn)物為固溶了Cr、Al、Si和Hf的(Ti，Nb

3、)O<,2>和TiNb<,2>O<,7>，氧化50h后氧化產(chǎn)物中還出現(xiàn)了SiO<,2>；1250℃氧化20h后，氧化產(chǎn)物為固溶了Cr、Al、Si和Hf的(Ti，Nb)O<,2>、TiNb<,2>O<,7>和Ti<,2>Nb<,10>O<,29>,氧化10011后，Ti<,2>Nb<,10>O<,29>的含量有所上升，同時(shí)還出現(xiàn)了Si<,2>。硅化物基超高溫合金在850℃和1150℃時(shí)的氧化遵循拋物線規(guī)律，在1250℃50h內(nèi)的氧化也遵循

4、拋物線的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。 用包埋滲硅法制備出了均勻致密的(Nb，X)Si<,2>涂層主體(X表示Ti、Cr、Hf、Al等元素)，涂層與基體之間界限明顯，過(guò)渡層組織主要為低硅化物Nb<,5>Si<,3>，以及存在互擴(kuò)散層。涂層后試樣在1250℃下的氧化過(guò)程中，由于涂層中Si含量較大，主要的氧化物為SiO<,2>和TiO<,2>。涂層試樣在1250℃氧化50h內(nèi)，試樣的橫截面可分為四層：最外層為氧化層，然后是涂層主體，涂層下面是互擴(kuò)散層