在極端高溫與惡劣環(huán)境的雙重考驗下，鉭鎢合金憑借其卓越的熔點、高溫強度、耐磨性和抗蠕變性，在航空航天領域獨領風騷，成為火箭發(fā)動機和噴嘴等關鍵部件的優(yōu)選材料。然而，這一“超級合金”在面臨400℃以上大氣氧化時，卻顯得力不從心，氧化導致的性能衰退成為其廣泛應用的較大桎梏。
鉭鎢合金噴嘴圖片
為突破這一瓶頸，南昌大學與華東理工大學的研究團隊攜手并進，通過創(chuàng)新的漿料反應燒結與鹵化物活化包埋膠結（HAPC）技術，在Ta-10W合金表面精心構筑了一層堅不可摧的復合涂層。這不僅僅是一層簡單的保護膜，更是鉭鎢合金在高溫世界中勇往直前的“鎧甲”。
該復合涂層由TaSi2-WSi2內(nèi)層和ZrB2-MoSi2-ZrSi2外層精妙組合而成，內(nèi)外層之間實現(xiàn)了無縫銜接與功能互補。在燒結過程中，外涂層的Si元素巧妙滲透至基體，原位生成了強韌的內(nèi)層，既增強了涂層與基體的結合力，又賦予了其獨特的抗氧化特性。而外層則以其獨特的化學成分，構筑起一道堅實的防線，抵御著高溫與氧化的雙重侵襲。
鉭鎢合金法蘭圖片
研究表明：在1500℃的高溫下，經(jīng)過6小時的等溫氧化試驗，涂層樣品的質(zhì)量增加僅為9.351mg/cm2，遠低于未涂層合金的氧化速率。更令人矚目的是，其表面形成了一層厚達166.9μm的致密SiO2氧化皮，這層“自愈”式的保護膜如同天然的盾牌，有效阻斷了氧氣對基材的進一步侵蝕。
此外，該復合涂層還展現(xiàn)出了驚人的抗熱沖擊能力，能夠承受從室溫至1500℃間高達300多次的熱沖擊循環(huán)而保持完好，這在高溫材料領域無疑是一項重大突破。其優(yōu)異的抗氧化性和抗熱震性，不僅歸功于各層之間良好的熱兼容性，更離不開那層致密且自我修復的SiO2氧化皮，它如同一道堅不可摧的防線，守護著鉭鎢合金在高溫環(huán)境中的安全與穩(wěn)定。
該研究成果已以“Enhancing high-temperature oxidation resistance of tantalum-tungsten alloy with composite coatin”為題發(fā)表在《Journal of Alloys and Compounds》上。
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