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MoSi2基复合涂层的制备及强韧化机理研究

1. 引言

1.1 MoSi2基复合涂层的重要性

1.1.1 MoSi2基复合涂层的应用背景

• MoSi2基复合涂层在航空航天、能源等领域具有广泛的应用前景。
• 随着发动机功率的增加，对高温合金等材料的要求也日益提高。
• MoSi2金属间化合物具有高熔点、低密度、高温抗氧化性能、高弹性模量、优异的导热、导电性能。

1.1.2 MoSi2基复合涂层的优势与挑战

• MoSi2基复合涂层具有良好的高温性能、抗氧化性和耐磨性。
• 然而，MoSi2在室温下的韧性较差，高温时的强度不足，特别是在抗蠕变方面表现较弱。
• 因此，亟待制备出具有室温韧性、高温强度、耐磨耐蚀、低温氧化抗力甚至无低温氧化现象的MoSi2基航空航天高温结构涂层材料。

1.2 MoSi2基复合涂层的制备方法

1.2.1 机械合金化法

• 机械合金化法是一种通过高能球磨将不同组元混合，形成均匀纳米复合材料的方法。
• 该方法可以有效地制备出核-壳-壳结构MoSi2@ZrO2@WMoNbVTa难熔高熵合金复合涂层原料粉。
• 机械合金化法可以提高MoSi2基复合涂层的综合性能，如硬度、断裂韧性与耐蚀性能。

1.2.2 水热法

• 水热法是一种利用水溶液中自生压力和温度条件，促进化学反应，形成特定形态的纳米材料的方法。
• 通过水热法可以制备出MoSi2@ZrO2核壳结构复合粉，为后续制备核-壳-壳结构MoSi2@ZrO2@WMoNbVTa难熔高熵合金复合涂层原料粉打下基础。
• 水热法可以提高MoSi2基复合涂层的微观结构均匀性和性能稳定性。

1.2.3 SPS烧结工艺

• SPS烧结工艺是一种利用放电等离子烧结技术，快速制备出高密度、高性能的复合涂层的方法。
• SPS烧结工艺可以提高MoSi2基复合涂层的致密度和综合性能，如硬度、断裂韧性与耐蚀性能。
• SPS烧结工艺具有快速、高效、节能等优点，是制备MoSi2基复合涂层的重要方法之一。

1.3 MoSi2基复合涂层的强韧化机理

1.3.1 核-壳-壳结构设计

• 核-壳-壳结构设计是一种通过在MoSi2基复合涂层中引入难熔高熵合金，形成核-壳-壳结构的方法。
• 核-壳-壳结构设计可以提高MoSi2基复合涂层的综合性能，如硬度、断裂韧性与耐蚀性能。
• 核-壳-壳结构设计可以有效地提高MoSi2基复合涂层的室温韧性、高温强度、耐磨耐蚀、低温氧化抗力。

1.3.2 难熔高熵合金的引入

• 难熔高熵合金是一种含有多种难熔元素的合金，具有高熔点、高硬度、高强度等优异性能。
• 通过引入难熔高熵合金，可以提高MoSi2基复合涂层的综合性能，如硬度、断裂韧性与耐蚀性能。
• 难熔高熵合金的引入可以有效地提高MoSi2基复合涂层的室温韧性、高温强度、耐磨耐蚀、低温氧化抗力。

1.4 结论

• MoSi2基复合涂层在航空航天、能源等领域具有广泛的应用前景。
• 机械合金化法、水热法和SPS烧结工艺是制备MoSi2基复合涂层的重要方法。
• 核-壳-壳结构设计和难熔高熵合金的引入是提高MoSi2基复合涂层性能的关键因素。
• 通过优化制备方法和设计，可以制备出具有室温韧性、高温强度、耐磨耐蚀、低温氧化抗力甚至无低温氧化现象的MoSi2基航空航天高温结构涂层材料。 """