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金属钼表面Mo-W-N-Si系涂层的制备工艺与氧化性能研究
| 论文题名： | 金属钼表面Mo-W-N-Si系涂层的制备工艺与氧化性能研究 |
| 关键词： | Mo-W-N-Si涂层;包埋法;钼电极;抗氧化性能;制备工艺 |
| 摘要： | 汽车工业是综合性工业，它的发展与材料密切相关。汽车玻璃是汽车车身附件中必不可少的部件，主要起到防护的作用。熔炼玻璃时电极是玻璃电熔炉中的重要部件，直接关系到玻璃性能的优劣。钼因在高温中具有良好的力学性能且耐熔融玻璃的侵蚀，因此常用钼作为电极熔炼玻璃。但钼的抗氧化性能较差，在400℃开始氧化，700℃以上急剧氧化，造成性能下降。钼电极在使用的过程中须采用热装以避免被氧化，具有一定的危险性。涂层防护是提高钼电极抗氧化性能的有效方法。二硅化钼（MoSi2）具有高熔点、密度适中、优异的导热性和导电性等优点，其在高温氧化气氛时表面生成一层致密的SiO2膜，因而具有优异的高温抗氧化性，可作为钼电极的抗氧化涂层。但MoSi2与Mo的热膨胀系数相差较大（MoSi2：8.5×10-6 K-1；Mo：5.8×10-6 K-1），热循环使涂层与基体因热不匹配而产生裂纹，降低了涂层的抗氧化性能。因此探索钼电极的高抗氧化性MoSi2基复合涂层具有实际意义。 本文选用包埋法在钼表面三步原位合成Mo-W-N-Si复合涂层，对涂层的相组成、微观组织结构进行检测分析，优化了涂层的制备工艺；探讨了涂层的氧化性能及氧化机理，得出了以下的研究结果： 1、采用包埋法在钼表面三步原位合成了Mo-W-N-Si复合涂层。涂层由外向内依次为外层和过渡层，外层由(Mo,W)Si2和Si3N4相构成；过渡层由Mo5Si3相构成。涂层的最佳制备工艺为渗钨（1400℃保温10 h）+渗氮（1000℃保温3 h）+渗硅（1200℃保温20 h）。 2、涂层具有优异的高温抗氧化性能。涂层在1300℃、1450℃和1600℃大气环境中氧化时，有效抗氧化时间分别为2088 h、1248 h和288h。在MoSi2涂层中，引入W元素可有效地抑制Si的扩散；引入适量Si3N4可协调MoSi2与Mo的热匹配性能，提高了涂层的高温抗氧化性能。 3、涂层具有优良的低温抗氧化性能。在500℃和600℃大气环境中氧化时，涂层的氧化速率分别为0.0145和0.0191 g/(m2×h)，归因于涂层表面形成了致密、连续的SiO2膜。 |
| 作者： | 吴艺辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张厚安;于洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门理工学院 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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