基于熱匹配性的Mo-W-Si-N系涂層鉬材的研制.pdf

1、金屬鉬具有極高的熔點（2617℃）以及較好的耐磨性、抗腐蝕性和電熱導(dǎo)性，常被用于宇航工業(yè)、高溫爐工業(yè)、玻璃制造工業(yè)和電子元件工業(yè)等領(lǐng)域的高溫發(fā)熱元件，但其在600℃發(fā)生表面氧化形成易揮發(fā)的三氧化鉬而失效的特性限制了應(yīng)用，因而鉬基高溫發(fā)熱元件僅能使用于真空或保護氣氛。因此，研究并提高鉬及其合金的高溫抗氧化性能具有重要意義。表面涂層方法可在保持鉬及其合金性能的同時，提高其高溫抗氧化性能。
　　鉬及其合金的表面高溫抗氧化涂層體系包括：耐

2、熱合金涂層、氧化物涂層、鋁化物涂層和硅化物涂層四大體系?；诳寡趸院透邷亟Y(jié)構(gòu)強度考慮，二硅化鉬(MoSi2)涂層體系已成為提高鉬及其合金高溫抗氧化性能的研究重點。研究表明，MoSi2復(fù)合涂層可改善鉬及其合金的高溫抗氧化性能，其使用溫度和服役壽命強烈依賴于Si的擴散，W的合金化作用能明顯提高MoSi2涂層體系的使用溫度和服役壽命。MoSi2涂層與鉬基體的熱膨脹系數(shù)（分別為8.5×10-6/℃和5.8×10-6/℃）的匹配性也是影響復(fù)合涂

3、層使用壽命的關(guān)鍵因素，N元素的添加能改變涂層材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高基體與涂層的熱匹配性；但W合金化MoSi2涂層與鉬基體間的熱匹配性有待深入研究。
　　本文在W合金化MoSi2涂層高溫抗氧化性能的研究基礎(chǔ)上，通過真空燒結(jié)法和等離子快速燒結(jié)法制備不同WSi2含量和不同Si3N4含量的Mo-W-Si-N涂層材料，通過測定不同配比的涂層材料的熱膨脹系數(shù)，著重探索WSi2和Si3N4的加入對鉬基體與涂層材料的熱匹配性的影響，得出了以下研究結(jié)

4、論：
　　1.采用真空燒結(jié)法制備Mo-W-Si-N系涂層材料的最佳制備工藝為:球磨時間為4h，粘結(jié)劑的添加量為4％，生坯壓力為180MPa，燒結(jié)溫度1500℃，保溫2h。采用等離子快速燒結(jié)法的最佳制備工藝為：燒結(jié)溫度為1550℃，保壓10min，軸向壓力為25MPa。
　　2.加入少量的WSi2/Si3N4能降低Mo-W-Si-N系涂層材料的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)WSi2體積分?jǐn)?shù)為6%時和Si3N4的體積分?jǐn)?shù)為30%時復(fù)合涂層材料的