[發(fā)明專利]一種Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110265206.7
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113046690A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周春根;侯慶艷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35;C23C14/02;B22F7/04;B22F9/04;B22F3/105
• 代理公司: 北京航智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發(fā)明公開了一種Mo?Si?B/TiN復(fù)合涂層及其制備方法，Mo?Si?B/TiN復(fù)合涂層由TiN阻擴(kuò)散層和Mo?Si?B混合層組成，TiN阻擴(kuò)散層可以完全阻止制備過程中涂層與基體中元素的互擴(kuò)散；在高溫1200℃～1300℃下氧化100h后，氧化增重0.52mg/cm³～0.78mg/cm³，在Mo?Si?B混合層的表面形成晶態(tài)SiO₂和非晶態(tài)硼硅酸鹽混合層，可以阻止Mo?Si?B混合層進(jìn)一步被氧化，氧化過程中TiN阻擴(kuò)散層能夠有效抑制Mo?Si?B混合層與基體間互擴(kuò)散，從而保證Mo?Si?B/TiN復(fù)合涂層中有足夠的抗氧化元素，有利于提高M(jìn)o?Si?B/TiN復(fù)合涂層的抗氧化壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超高溫合金涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

Nb-Si基合金具有高熔點(diǎn)、低密度以及在高溫下強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，這使它具有潛力成為新一代飛機(jī)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)材料。但Nb-Si基合金的抗氧化性能較差，這阻礙了它的應(yīng)用。通過添加Cr、Al、Ti和Hf等抗氧化元素可以在一定程度上提高合金的抗氧化性能，但會犧牲合金的斷裂韌性和蠕變性能等力學(xué)性能，因此，在Nb-Si基合金表面制備抗氧化性能優(yōu)異的保護(hù)性涂層是提高Nb-Si基合金抗氧化性能的有效方法。

Mo-Si-B合金具有優(yōu)良的抗氧化性能，有望成為抗氧化涂層材料。B的添加可以使Mo-Si-B涂層在氧化過程中形成致密的、流動性較好的、抗氧化性能優(yōu)異的玻璃態(tài)硼硅酸鹽層。但現(xiàn)有研究表明Mo-Si-B涂層與Nb-Si基合金之間容易發(fā)生嚴(yán)重的互擴(kuò)散，Mo-Si-B涂層中的Si向基體擴(kuò)散，使Mo-Si-B涂層中Si含量降低，當(dāng)Si含量降低到一定程度，MoSi₂相會退化成抗氧化性能差的脆性相(Mo₅Si₃相)，無法再形成致密的氧化膜，且脆性相容易形成裂紋，這些都加速了Mo-Si-B涂層失效。因此，為了延長Mo-Si-B涂層的壽命，亟需抑制Mo-Si-B涂層與基體之間的互擴(kuò)散。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層及其制備方法，用以抑制Mo-Si-B混合層與基體之間的互擴(kuò)散，提高涂層的使用壽命。

本發(fā)明提供的一種Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層，包括：在Nb-Si基合金基體上依次層疊設(shè)置的TiN阻擴(kuò)散層和Mo-Si-B混合層；其中，

所述Mo-Si-B混合層包括SiO₂、MoSi₂和Mo₅Si₃三相，還包括MoB相或Mo₂B₅相。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明提供的上述Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層中，所述Nb-Si基合金基體為Nb-16Si-22Ti-17Cr-2Al-2Hf基體。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明提供的上述Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層中，所述TiN阻擴(kuò)散層的厚度為2μm～6μm。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明提供的上述Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層中，所述Mo-Si-B混合層的厚度為85μm～980μm。

本發(fā)明還提供了一種Mo-Si-B/TiN復(fù)合涂層的制備方法，包括如下步驟：

S1：以Nb-Si-Ti-Cr-Al-Hf六元合金為第一合成原料，對第一合成原料依次進(jìn)行非自耗真空電弧熔煉和感應(yīng)熔煉得到Nb-Si基合金錠，在1250℃條件下退火預(yù)設(shè)時長t，切割為直徑為8mm～12mm、厚度為2mm～3mm的圓片試樣作為基體；其中，0ht≤60h；