本文關鍵詞：基于熱匹配性的Mo-W-Si-N系涂層鉬材的研制

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【摘要】：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,Mo Si2復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Mo Si2涂層體系的使用溫度和服役壽命。Mo Si2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合涂層使用壽命的關鍵因素,N元素的添加能改變涂層材料的微觀結(jié)構,提高基體與涂層的熱匹配性;但W合金化Mo Si2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Mo Si2涂層高溫抗氧化性能的研究基礎上,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)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WSi2體積分數(shù)為6%時和Si3N4的體積分數(shù)為30%時復合涂層材料的熱膨脹系數(shù)最接近于純鉬。3基于WSi2和Si3N4對Mo-W-Si-N復合材料的熱膨脹系數(shù)的影響,制備了WSi2體積分數(shù)為6%,Si3N4的體積分數(shù)分別為4%、20%、30%和40%的鉬基復合材料。含6%WSi2+30%Si3N4體積分數(shù)的復合材料具有最好的熱震性能,證明該配比的復合材料與純鉬基體具有很好的熱匹配性。
【關鍵詞】：Mo-W-Si-N涂層材料 熱膨脹系數(shù) 熱匹配性 熱震
【學位授予單位】：廈門理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 引言11-13
• 1.2 金屬鉬的物理性質(zhì)13
• 1.3 鉬的化學性質(zhì)13-14
• 1.4 鉬的主要氧化物的性質(zhì)14
• 1.5 鉬及其合金在高溫環(huán)境下的應用14-18
• 1.6 提高鉬及其合金高溫抗氧化性18-22
• 1.6.1 鉬的合金化技術18-21
• 1.6.2 鉬及合金的表面涂層技術21-22
• 1.7 鉬及鉬合金高溫抗氧化涂層的制備方法22-23
• 1.7.1 化學氣相沉積法22
• 1.7.2 粉末包滲法22-23
• 1.7.3 料漿燒結(jié)法23
• 1.7.4 熱噴涂法23
• 1.7.5 熔鹽法23
• 1.8 本課題來源及研究意義23-26
• 第二章 試驗方案與設計26-32
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗總體方案設計26-27
• 2.3 實驗材料27
• 2.4 實驗主要設備27
• 2.5 涂層材料的制備27-29
• 2.5.1 原料的制備27-28
• 2.5.2 涂層材料的制備28-29
• 2.6 性能測試29-30
• 2.6.1 燒結(jié)體致密度測試29-30
• 2.6.2 熱膨脹系數(shù)的測定30
• 2.7 高溫氧化實驗30-31
• 2.8 試樣的組織結(jié)構表征31-32
• 2.8.1 X射線衍射分析31
• 2.8.2 掃描電子顯微鏡觀察31-32
• 第三章 Mo-W-Si-N涂層材料的制備32-47
• 3.1 引言32-34
• 3.1.1 Mo Si_2的制備32-33
• 3.1.2 WSi_2的制備33-34
• 3.2 Mo-W-Si-N涂層材料的制備34-42
• 3.2.1 粒度對Mo-W-Si-N涂層材料的致密度的影響34-36
• 3.2.2 粘結(jié)劑與壓力對致密度的影響36-37
• 3.2.3 燒結(jié)溫度對致密度的影響37-42
• 3.3 等離子燒結(jié)法制備不同N含量的Mo-W-Si-N涂層材料42
• 3.4 燒結(jié)溫度對涂層材料致密度的影響42-44
• 3.5 保溫時間對涂層材料致密度的影響44-45
• 3.6 真空燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)涂層材料的對比研究45-46
• 3.7 小結(jié)46-47
• 第四章 Mo-W-Si-N涂層材料與純鉬基體的熱匹配性47-58
• 4.1 引言47
• 4.2 不同W含量的Mo-W-Si-N涂層材料47-49
• 4.3 不同Si_3N_4含量的Mo-W-Si-N涂層材料49-51
• 4.4 不同WSi_2含量的Mo-W-Si-N涂層材料的熱膨脹系數(shù)及變化機理51-55
• 4.4.1 不同WSi_2含量的Mo-W-Si-N涂層材料的熱膨脹系數(shù)51-52
• 4.4.2 不同WSi_2含量的涂層材料熱膨脹系數(shù)的變化分析52-55
• 4.5 不同Si_3N_4含量的涂層材料的熱膨脹系數(shù)及變化分析55-56
• 4.6 小結(jié)56-58
• 第五章 鉬基Mo-W-Si-N涂層材料的熱震性能58-62
• 5.1 引言58
• 5.2 鉬基Mo-W-Si-N涂層材料的制備58-61
• 5.3 小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-63
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻63-70
• 致謝70-71
• 個人簡歷71

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