基于si高溫擴散的mowsin系涂層鉬材的研制

1、分類號___________密級_____________收藏編號___________學(xué)號133101036學(xué)校代碼11062編號_____________(應(yīng)用研究)基于Si高溫擴散的MoWSiN系涂層鉬材的研制工程領(lǐng)域：車輛工程研究方向：汽車關(guān)鍵零部件成型及產(chǎn)業(yè)化研究生姓名：黃羽校內(nèi)導(dǎo)師、職稱：張厚安教授校外導(dǎo)師、職稱：于洋高級工程師所在學(xué)院：機械與汽車工程學(xué)院答辯委員會主席簽名：二〇一六年一月萬方數(shù)據(jù)摘要I基于Si高溫擴散的Mo

2、WSiN系涂層鉬材的研制摘要金屬鉬因高熔點、高的高溫強度、良好的耐熱和耐磨性、高的導(dǎo)電導(dǎo)熱率和良好的耐蝕性等性能，常作為汽車玻璃生產(chǎn)的熔融電極。但鉬電極在高溫氧化環(huán)境下易生成揮發(fā)性的氧化物，導(dǎo)致鉬的脆化和結(jié)構(gòu)失效，嚴重影響了鉬電極的使用壽命。MoSi2涂層是一種提高鉬電極高溫抗氧化性的有效措施，然而，在使用過程中，MoSi2涂層與鉬基體會發(fā)生Si的擴散，降低了涂層鉬電極的高溫服役效果。因此，研究鉬基體與MoSi2涂層間Si的擴散規(guī)律，探

3、尋阻礙Si向鉬基體擴散的有效方法，對于促進涂層鉬電極的應(yīng)用具有重要的理論意義和實用價值。本研究針對鉬基MoSi2涂層在高溫下，Si元素向鉬基體擴散而導(dǎo)致涂層壽命降低的問題，通過放電等離子快速燒結(jié)法(SPS)制備了MoSi2Si3N4Mo和MoSi2WSi2Si3N4Mo擴散副，在高溫管式爐對擴散副進行等溫時效擴散實驗，利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析(EDS)等技術(shù)，探討了Si在MoSi2Si3N4Mo和Mo

4、Si2WSi2Si3N4Mo擴散副中的擴散規(guī)律，計算出Si在MoSi2Si3N4Mo和MoSi2WSi2Si3N4Mo擴散副中的擴散系數(shù)和擴散激活能，分析了復(fù)合涂層中Si3N4相及W元素對Si擴散的阻礙作用，得出如下研究結(jié)果：球磨3h獲得混合均勻的MoSi2Si3N4和MoSi2WSi2Si3N4復(fù)合粉末，用SPS燒結(jié)MoSi2Si3N4Mo和MoSi2WSi2Si3N4Mo擴散副的合理真空燒結(jié)工藝為升溫速率60℃min，1550℃保溫

5、10min，燒結(jié)壓力25MPa，此燒結(jié)工藝制得的擴散副致密度范圍在93~95%之間，且無裂紋。運用菲克第一定律、拋物線生長定律和物質(zhì)守恒定律研究了在12001500℃溫度區(qū)間內(nèi)，不同Si3N4和WSi2含量MoSi2Si3N4Mo和MoSi2WSi2Si3N4Mo擴散副中間層Mo5Si3的生長動力學(xué)行為。WSi2的體積質(zhì)量分數(shù)為5.0%時，MoSi2WSi2Si3N4Mo擴散副中間層的生長速率常數(shù)kp值最?。籗i3N4的體積質(zhì)量分數(shù)3.