[發明專利]一種TiC改性MoSi2

有效

• 申請號: 202011143336.5
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN114478019B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 李威
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;C04B35/58;C04B35/622;C04B35/65;C04B35/628
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種TiC改性MoSi₂基復合涂層及其制備方法，所述復合涂層主要由基體相、增強相，以及位于基體相與增強相之間的界面相組成，所述基體相為MoSi₂、所述增強相包含TiC、所述界面相的化學式為(Ti_x,Mo_1?x)Si₂，其中，0.33≤x≤0.95，所述復合涂層制備于難熔金屬基材表面。所述制備方法為，采用包含Mo包覆TiC粉末的原料粉末，加入溶劑和粘結劑混合制得涂層料漿，并均勻涂覆在基材表面，經反應燒結而成。本發明提供的復合涂層1800℃抗氧化壽命達10h以上，室溫～1800℃熱震性能達1000次以上，在超高溫、高速氣流沖刷環境下，涂層結構穩定、抗氧化燒蝕性能優異，適用于航空航天領域高溫部件的抗氧化、抗燒蝕防護涂層。

技術領域

本發明屬于高溫涂層技術領域，尤其涉及一種TiC改性MoSi₂基復合涂層及其制備方法。

背景技術

航空航天技術的快速發展，對高溫結構材料及其抗氧化/燒蝕防護涂層提出了越來越高的性能要求。難熔金屬(包括鎢、鉬、鈮、鉭及其合金等)具有高熔點、較高的高溫強度、低熱膨脹、高熱導率等性能特點，被廣泛應用于航空航天、國防軍工等領域。然而，難熔金屬高溫抗氧化性能較差，極大限制了其在高溫有氧環境下的應用。為保護航空航天用難熔金屬高溫部件不被氧化燒蝕破壞，需要進行抗氧化涂層防護，該抗氧化涂層要求具有高的工作溫度(≥1800℃)、優異的抗氧化燒蝕、抗高溫高速氣流沖刷等性能。MoSi₂具有高熔點(2030℃)、較低密度(6.24g/cm³)，且高溫氧化時能形成保護性氧化膜從而具有優異的高溫抗氧化性能，是一類典型的高溫抗氧化涂層。然而，MoSi₂涂層在工程應用過程中也存在一些不足，一是工作溫度偏低(～1650℃)，無法滿足超高溫度工作要求；二是在高溫、高速氣流沖刷環境下，MoSi₂形成的氧化膜易被沖刷流動變形，導致抗燒蝕性能差；同時，還存在脆性大、與基材熱膨脹系數相差較大等問題，難以滿足空天前沿領域的耐更高溫和長時間抗氧化抗燒蝕性能要求。超高溫碳化物陶瓷(如TiC)具有超高熔點(3000℃以上)、抗燒蝕等優點，是一類重要的超高溫材料。采用高熔點、抗燒蝕的超高溫碳化物陶瓷與硅化物復合，是提高涂層耐高溫、抗燒蝕性的一個有效方法。然而，由于碳化物陶瓷與硅化物之間鍵結構和熱物性能的差異(如TiC熔點3140℃，熱膨脹系數7.8×10^-6K^-1，熱導率45W/m·K；ZrC熔點3540℃，熱膨脹系數6.7×10^-6K^-1，熱導率20W/m·K；MoSi₂熔點2030℃，熱膨脹系數7.8×10^-6K^-1，熱導率16W/m·K)，導致碳化物陶瓷相和MoSi₂相之間的相界面結合差和熱失配，很容易在復合涂層中產生裂紋甚至龜裂，難以有效發揮兩者復合效應。因此，解決碳化物陶瓷與硅化物涂層之間的界面結合和匹配問題，是發展新型碳化物陶瓷改性MoSi₂基超高溫復合涂層的關鍵。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種TiC改性MoSi₂基復合涂層及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種TiC改性MoSi₂基復合涂層，所述復合涂層由基體相、增強相，以及位于基體相與增強相之間的界面相組成，所述基體相為MoSi₂，所述增強相包含TiC，所述界面相的化學式為(Ti_x,Mo_1-x)Si₂，其中，0.33≤x≤0.95，所述復合涂層制備于難熔金屬基材表面。