[发明专利]一种钼合金表面激光熔覆制备MoSi2

说明书

本发明属于难熔金属表面激光熔覆技术领域，具体涉及一种钼合金表面激光熔覆制备MoSi₂涂层的方法。首先在钼合金表面溅射20～30μm厚度的Si薄层，然后再预置硅化物合金粉末，通过激光扫描将钼合金、溅射Si薄层、预置硅化物合金粉末结合起来，可得到力学性能优异、且与钼合金结合良好的MoSi₂涂层。本发明制备的钼合金表面MoSi₂涂层由于采用磁控溅射Si薄层，随后通过激光熔覆工艺可以形成Mo‑Si元素过渡层，能够改善钼合金和MoSi₂涂层之间的结合强度。另一方面，采用激光熔覆工艺在溅射Si薄层的钼合金表面制备硅化物涂层，涂层组织均匀致密、结合良好，且由于多元合金化作用，可以提高涂层的服役性能。

技术领域

本发明涉及难熔金属表面激光熔覆技术领域，具体为一种钼合金表面激光熔覆制备MoSi₂涂层的方法。

背景技术

钼基合金，其熔点高、热膨胀系数小、强度大、弹性模量高、导电和导热性好、抗蚀性强以及高温力学性能好，在军事工业、航天技术和能源设备领域已经有广泛的应用。但是，钼基合金的高温抗氧化能力不佳，影响了在高温条件下的长期有效使用。

目前提高钼合金高温氧化性能的方法是添加硅化钼涂层。MoSi₂是一种典型的高温合金热障涂层材料，具有优异的高温抗氧化性能，在高温下发生氧化时可形成致密的非晶态SiO₂保护内部金属不被氧化。

然而，MoSi₂涂层脆性较大，在使用时易于出现应力与裂纹。由于钼合金和MoSi₂的热膨胀系数有差异，因而涂层结合力不强，在工程使用中常发生涂层脱落现象。因此，改善钼合金和MoSi₂涂层之间的结合具有非常重要的现实意义。

发明内容

为改善现有技术中钼合金MoSi₂涂层在生产工艺、产品性能等方面存在的缺陷以及增强钼合金和MoSi₂涂层之间的界面结合，本发明在钼合金和MoSi₂涂层之间溅射一层Si元素薄层，通过随后的激光扫描工艺使Si元素薄层溶于钼合金和MoSi₂涂层之间的界面处，可有效改善钼合金和MoSi₂涂层的结合力，从而减少硅化钼涂层的脱落现象。

本发明提供的技术方案为一种钼合金表面MoSi₂涂层的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)对钼合金薄板进行表面抛光，并清洗、烘干；

(2)通过磁控溅射在步骤(1)获得的钼合金薄板上溅射Si薄层；

(3)将含硅合金粉末进行球磨；

(4)将步骤(3)获得的含硅合金粉末预置在步骤(2)获得的溅射Si薄层的钼合金上；

(5)采用激光器对步骤(4)获得的预置合金粉末的钼合金进行激光扫描，制成表面MoSi₂涂层。

优选地，步骤(3)所述含硅合金粉末的成分为按质量百分比由以下成分组成Mo 50～60％，Nb 3.5～7.5％，W 3.0～6.0％，Cr 2.5～4.5％， Ti 2.0～3.5％，Al 2.0～5.5％，余量为Si。

优选地，所述Mo、Nb、W、Cr、Ti、Al和Si均以合金粉末的形式加入，各元素粉末纯度大于99.5％，颗粒直径小于4.5μm。

优选地，步骤(2)所述磁控溅射，为使用高纯氩气作为溅射气体，氩气气流量为25～35sccm，氩气溅射气压为0.15～0.35Pa。

优选地，步骤(2)所述的Si薄层的厚度为20～30μm。