题目：Nb基合金表面硅化物涂层抗氧化性能及互扩散行为研究

铌合金及Nb-Si系金属间化合物由于其高熔点、低密度及优良的高温强度，成为未来高性能燃气涡轮发动机材料最有力的竞争者，但是铌及其合金的抗氧化能力差，使得它们在高温环境中的应用受到了限制。本文研究了铌基合金表面Mo-Al-Si涂层和Mo-Si-Al/NbSi2复合涂层的抗氧化能力，并研究了铌和硅之间的互扩散行为，为涂层的使用寿命预测奠定了基础。本文在成分为Nb-16Si-22Ti-2Cr-2Al-2Hf 的铌基合金基体上采用等离子喷涂的方法制备了Mo-Si-Al抗氧化涂层。喷涂的Mo-Si-Al涂层主要有Mo(Si,Al)2相、Mo5(Si,Al)3相和少量的纯Al相组成。Mo-Si-Al涂层在1250℃温度氧化增重曲线遵循抛物线规律，氧化100h后，单位面积涂层的增重为8.24mg/cm2。在氧化过程中涂层表面形成了具有流动性的玻璃相SiO2，具有愈合表面缺陷的能力。Mo-Si-Al层氧化过程中发生了相转变，由三相结构（Mo(Si,Al)2相、Mo5(Si,Al)3相和少量的纯Al相）转化为两相结构（Mo(Si,Al)2和Mo5Si3）。同时，在基体和涂层之间形成了一层互扩散层，外层互扩散层是由Mo5(Si,Al)3相组成，内层中富含Al和Si元素。为了进一步提高Nb-Si合金的抗氧化能力，在喷涂等离子Mo-Si-Al涂层之前通过预先包埋渗硅的方法，制备了Mo-Si-Al/NbSi2复合硅化物涂层。涂层主要由内层的NbSi2层和外层的Mo-Si-Al层组成。该复合涂层在1250℃氧化100小时，涂层的氧化曲线遵循抛物线定律，氧化100小时后，单位面积涂层的增重仅为5mg/cm2。在氧化过程中复合涂层和基体之间互扩散形成了富Ti层和富Cr层。为了研究涂层和基体之间的互扩散行为，用Nb/Si气固扩散偶方法，研究了铌硅双元系统在1050℃，1150℃和1250℃之间的互扩散行为。结果表明，在扩散偶中形成了两个平行的中间层，分别为NbSi2和Nb5Si3层，并且这两层的生长均符合抛物线生长规律。采用两种不同的扩散理论对该扩散体系进行了计算和表征，得到NbSi2和Nb5Si3的综合扩散系数和有效扩散系数的表达式。