Cr合金化对纳米晶MoSi2和Mo3Si涂层组织及性能影响的研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yp0202
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二硅化钼有着许多众所周知的优点,如:较高的熔点、热导率比较高、适合的密度、适中的热膨胀系数、良好的抵抗高温环境下氧化性能和抵抗腐蚀性能等,从而成为了最具研究价值的高温环境下的结构材料之一。但是由于其在中温范围内(500℃左右)氧化时,会产生“PEST”现象因而限制了其使用范围。通常采用合金化、纳米化和复合化等一种或几种方法来改善和提高其各项性能。而到目前为止,对于Mo3Si的研究却相对较少,本文后半部分旨在对Mo3Si以及Cr元素加入后性能变化的研究。本论文前半部分主要是在TC4合金的上表面使用双阴极等离子的溅射沉积技术来获得了(Mo1-xCrx)Si2(x-=0,0.1,0.2,0.3)涂层。XRD,SEM和TEM等所得的实验结果表明所获取的涂层主要分为沉积层和扩散层两个层面,组织分布均匀结构致密没有通常见到的明显的缺陷。划痕实验结果表明涂层中铬元素的含量越高,涂层与基体的结合力也就越强。干摩擦实验的测试结果表示Cr元素的加入可以有效的提高涂层的耐磨性能。将纳米晶MoSi2在500℃条件下进行氧化实验,其产生了“PEST”氧化现象。而随着Cr元素的加入,能够在一定程度上有效的阻止氧气的进入从而能在一定程度上抑制MoO3的生成,进而提高涂层的抗氧化性能。将500℃温度下氧化不同时间(0h,1h,5h,10h,20h,30h)的纳米晶(Mo1-xCrx)Si2涂层在3.5%NaCl溶液中测试其电化学性能。电化学结果表明:Cr元素含量越高,孔隙率越小,氧化膜越致密,其表现出越好的电化学能力。本论文的后半部分主要在钛合金表面应用了相同的沉积技术成功制备出(Mo1-xCrx)3Si(x=0,0.09,0.20,0.29)涂层。通过XRD,SEM等测试手段可知涂层组织较为致密,与基体结合良好,截面上无明显的孔洞,突起等结构上的缺陷存在,并且涂层主要分为两层。通过纳米压入法可知,涂层的硬度以及弹性模量是跟着Cr含量的增加而减小的。通过维氏压痕法来判定涂层的韧性可知随Cr含量增加,纳米晶Mo3Si涂层的硬度值略有下降,但韧性却得到一定程度的改善。最后将纳米晶(Mo1-xCrx)3Si涂层在3.5%NaCl溶液中测试其电化学性能。电化学结果表明:Cr元素的添加可一定程度上提高纳米晶(Mo1-xCrx)3Si涂层的耐腐蚀性能,最后从第一性原理的电子结构以及布局分析的角度阐述了Cr元素的加入改善了腐蚀性能的机理。
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