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本发明公开了一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法,包括:S1、钼合金板材预处理:钼合金板材表面打磨,超声清洗,吹干;S2、配制中间层材料:中间层材料为氧化锆粉末;S3、配制热障涂层材料:热障涂层材料包括:Cr:2.0 5.0wt%;Ti:1.0 2.0wt%;Ni:2.0 3.0wt%;Mn:0.1 0.5wt%;B:0.5 1.0wt%以及余量MoSi2;S4、制备中间层:将中间层材料涂抹在预处理后的钼合金板材表面,烧结形成中间层;S5、制备预置粉末涂层:将热障涂层材料与粘结剂混合形成涂覆浆料,将涂覆浆料涂抹于中间层上,干燥得到预置粉末涂层;S6、制备高温热障涂层:对预置粉末涂层进行激光熔覆,在中间层上获得高温热障涂层。本发明的工艺简单,可以提高热障涂层在高温下的工作寿命、结合强度以及高温抗氧化能力。

本发明的目的在于针对纯MoSi2制备而成的涂层脆性较大，在使用过程中容易产生裂纹以及涂层与基体之间结合较弱等缺陷，而提供一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，以解决上述存在的问题。本发明开发的钼合金表面高温热障涂层的制备方法，基于MoSi2涂层和钼合金的热膨胀系数差异会导致涂层的结合强度较差，涂层易脱落现象，在采用ZrO2材料钼合金表面预先制备一层中间层，其作用主要是增加MoSi2涂层与基体之间的结合强度，同时ZrO2也能够起到增韧强化作用。在纯MoSi2涂层中添加微量的有益合金元素能够对涂层的使用性能有所提升。MoSi2涂层的合金化有利于涂层与基体之间的结合，同时能够缓解涂层脆性问题，进一步提高涂层在高温使用下的稳定性，延长涂层的使用寿命。

本发明涉及难熔金属高温热障防护领域，具体涉及一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法。

难熔金属钼合金在高温下有着良好的强度和热稳定性，低的热膨胀系数，优异的导热、导电性能和良好的抗腐蚀性能。在高温服役的场合下有着良好的前景，但由于钼合金本身的低温脆性和高温抗氧化能力较差，无法在高温场合下保持良好的使用性能，同时还会发生“灾害性”氧化现象，无法在高温下达到稳定的工作效率，这也限制了钼合金在高温服役场合的使用范围。

大量工程实际证明硅化物涂层在高温热障防护方面前景广阔，其中MoSi2作为典型的硅化物涂层材料之一，在高温下的服役性能优良，有高的硬度和耐磨性，同时具有优异的高温抗氧化性能，高温下Si元素在涂层表面与氧气形成致密非晶态的SiO2，SiO2可以隔绝基体与氧气反应，并且SiO2有一定的自愈能力可以修复涂层在高温下产生的微裂纹，可以有效的对基体产生防护作用。但是纯MoSi2制备而成的涂层脆性较大，在使用过程中容易产生裂纹。钼合金与纯MoSi2涂层的线膨胀系数差异较大，对基体的结合较弱，涂层容易出现脱落现象。因此，需要在纯MoSi2涂层的基础上添加合金元素来弥补涂层与基体之间出现的缺陷。

本发明的目的在于针对纯MoSi2制备而成的涂层脆性较大，在使用过程中容易产生裂纹以及涂层与基体之间结合较弱等缺陷，而提供一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，以解决上述存在的问题。

江苏理工学院是省属全日制普通高校，地处被誉为“千载读书地，现代创新城”的国家历史文化名城、长江三角洲重要的现代制造业基地——江苏省常州市。学校创建于1984年，历经常州职业师范学院、常州技术师范学院、江苏技术师范学院等时期，2012年更名为江苏理工学院。学校是硕士学位授予单位、教育部本科教学工作水平评估优秀单位、全国首批职教师资培训重点建设基地和江苏省首批决策咨询研究基地。

本发明的有益效果：

(1)本发明的工艺利用放电等离子烧结技术制备的中间层组织致密均匀，烧结时间段可以节约能源损耗，得到晶粒细小力学性能优良的ZrO2涂层(中间层)；然后采用预置粉末法制备涂层，并利用激光熔覆将混合合金粉末在基体表面熔凝，同时与放电等离子烧结的中间层熔融结合。激光熔覆能量集中，热损失小，能够在基体上快速的形成熔池将合金粉末以及基体熔化，在熔池内合金元素与钼基体溶解扩散，形成金属间化合物。同时，激光熔覆冷却速率较大，涂层与基体之间形成一个冶金结合的过渡区，涂层中合金元素的加入能够对冶金结合的过渡区起到有益效果，优化涂层与基体之间的结合，混合合金粉末中Mn元素的添加有利于对高温使用环境下氧气对涂层的侵蚀，Mn元素的脱氧作用和连续致密的SiO2薄膜协同作用，大幅度降低了氧气对涂层和基体的不利影响，即使在热应力的作用下，涂层出现裂纹，形成氧化通道，Mn元素依然可以减少氧气对涂层和钼基体的影响。部分未及时熔化的粉末会在熔池底部形成团聚区，容易出现气孔、裂纹等缺陷，为了增强涂层与基体间的结合以及减少涂层中气孔、裂纹等缺陷，本发明采用以MoSi2为主的混合合金粉末制备涂层，合金元素经过润湿、溶解和扩散过程，增强涂层与基体之间的结合，减少气孔、裂纹等缺陷。

(2)本发明采用了放电等离子烧结制备的ZrO2中间层，其组织致密均匀、晶粒细小、烧结时间短节约能源损耗，ZrO2在高温下产生相变转换，起到了钉扎效应对涂层的高温结合强度有提升作用。本发明激光熔覆技术制备高温热障涂层，在YLS-4000激光表面改性设备上进行，熔覆过程平稳匀速，由于有氩气保护，熔覆过程无氧化、烧损现象，激光能量密度较高，能够在较短的时间内将材料熔化，热量集中，热损失小，材料利用率高，适用于自动化生产过程。

(3)MoSi2涂层合金化可以有效的减少裂纹气孔等缺陷，在涂层的使用过程中合金元素可以稳定使用性能，在高温下强化涂层的高温抗氧化性能，有效应对在高温复杂环境下涂层性能缺陷的不足，为高温热障涂层的性能优化设计提供了良好的的实践意义。

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