镍基合金表面二硅化钼涂层的制备及其组织结构研究综述报告.docx

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镍基合金具有优异的耐腐蚀性、高温性能和力学性能，因此在航空、航天、能源等领域得到广泛应用。然而，随着高温、高压等极端工况的不断出现，对镍基合金的性能提出了更高的要求。而表面涂层技术可以有效提高镍基合金的耐磨、抗氧化、抗腐蚀等性能，保证其在极端工况下的可靠性和稳定性。
近年来，二硅化钼（MoSi2）涂层因其优异的高温性能和化学稳定性，在镍基合金表面涂层领域备受关注。二硅化钼涂层可以提高镍基合金的抗氧化、抗高温腐蚀性和减小表面磨损，适用于高温合金表面涂层应用。
本文将对二硅化钼涂层在镍基合金表面上的制备及其组织结构进行综述。
一、二硅化钼涂层制备方法
常见的二硅化钼涂层制备方法主要有：热喷涂、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等。其中，热喷涂法被广泛应用，因为它具有较高的效率和低成本，并且可以制备具有良好附着力的涂层。
热喷涂法
热喷涂法是一种通过在高温条件下将涂覆材料直接加热喷涂到基体表面上的涂层制备方法。它利用高热能的火焰、等离子体或电弧来加热喷涂材料，使其熔化并喷射到基材表面上形成涂层。此外，还可以利用等离子喷涂、火焰喷涂等技术来制备二硅化钼涂层。
表面处理是热喷涂法的重要环节，可以通过喷砂、抛光等方式控制基材表面的粗糙度和几何形状，从而保证涂层与基材之间的良好结合。此外，喷涂过程中还需注意喷涂距离、喷涂温度、喷涂速度、气体流量等多个参数，以确保涂层质量。
物理气相沉积（PVD）
物理气相沉积（PVD）是利用真空环境下的物理过程，通过将物质蒸发成气态，利用靶子引入到基材表面，形成涂层。在PVD过程中，材料的蒸发和沉积不包括化学反应，所以制备的涂层具有高化学稳定性、均匀薄、强度高等优点。
但是PVD法的缺点也显而易见，由于沉积过程中材料需要通过真空技术得到蒸发，因此当处理物质具有高沸点温度时，需要提供高度的真空度，增加了材料制备的复杂性和成本。
化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）是利用气相反应原理，在基材上逐层生长出化合物薄膜的技术。在CVD过程中，对于适宜反应材料，可以通过控制反应温度和反应气体流量等参数来调整反应的动力学过程，从而得到具有良好性能的涂层。
但是CVD制备涂层通常需要高温，且化学反应的热效应大，容易发生脆性损伤，另外，CVD方法制备的涂层也比较脆弱，容易被机械作用破坏。
二、二硅化钼涂层组织结构研究
对于二硅化钼涂层结构的研究已经得到广泛的关注。在涂层显微结构、成分和物理性质方面进行了研究。二硅化钼涂层的微观结构主要取决于制备方法以及沉积过程中的温度和气氛等因素。
微观结构
热喷涂法制备的二硅化钼涂层主要由致密的MoSi2相和少量的Mo5Si3相组成。涂层与基材之间的结合是机械锚固和金属间化合物形成两种方式的综合效应。在机械锚固的部分，涂层在形成过程中会将基体表面粗糙化，提高了涂层与基材之间的表面积和机械锁定作用的有效性。在金属间化合物形成的部分，二硅化钼涂层会在反应温度和气氛条件下与基材中的Ni原子反应，形成Ni3Si、Ni2Si、NiSi等相，从而增加了涂层与基材之间的强度和稳定性。
化学成分
二硅化钼涂层的化学成分与结构密切相关。通过分析其成分特征以及元素分布情况，可以进一步探究不同涂层的区别和特性。二硅化钼涂层的化学成分主要包括Mo、Si、Ni等元素，通常Mo含量为60%-75%，Si含量为20%-30%，而Ni的含量相对较低，为1%-10%。
物理性质
由于热喷涂法制备的涂层表面粗糙度高，因此涂层的耐磨性和抗腐蚀性能会较差。但是，在高温条件下，涂层表面的MoSi2相会形成一定大小的颗粒，这有效地提高了涂层的抗颗粒剪切能力和耐磨性能。
同时，在较高的温度下，MoSi2相的热稳定性也得到了进一步提高，抵御了氧化、蒸汽和酸性气氛的破坏。此外，热喷涂法制备的涂层在高温下还有着良好的热传导性和热膨胀性能。
三、结论
综上所述，制备二硅化钼涂层是一种有效的提高镍基合金表面耐高温、耐磨和耐腐蚀性能的方法。热喷涂法是当前制备二硅化钼涂层的主要方法，其涂层微观结构主要由MoSi2相和少量Mo5Si3相组成。热喷涂法制备的涂层表面粗糙度高，但在高温条件下，涂层的抗颗粒剪切能力和耐磨性能良好，同时在热传导性和热膨胀性能方面具有优异性能，是镍基合金表面涂层的重要研究方向。