钼基体表面硅化物涂层的包埋渗法制备工艺和机理研究

目前,国内以NH4F为活化剂对钼基合金包埋渗硅,研究渗料组分对涂层沉积效率及作用机理的报道不多.为此,以NH4F为活化剂,研究并对比了不同活化剂含量下涂层的沉积效率,并通过热力学和动力学计算,分析了涂层沉积过程中活化剂的作用机理.结果 表明:埋渗料配比按Si∶NH4F∶Al2O3=40∶10∶50于1 000℃下埋渗5h,涂层厚度可达53μm,高于相同工艺下,以NH4Cl、NaF为活化剂的涂层沉积厚度.当埋渗硅含量充足时,包埋渗硅涂层具有2层结构,外层为MoSi2相,扩散层为Mo5Si3相.通过热力学分析知Mo5Si3较Mo3Si更为稳定,贫硅过渡区更易生成Mo5Si3相.包埋渗硅涂层的沉积受反应扩散过程控制.相同工艺条件下拟合的速率方程中,NH4F为活化剂所得速率常数值最大为18.5.该活化剂下埋渗的涂层,SiF2的平衡分压对涂层生长的气相扩散过程起控制作用,且SiF2的平衡分压均高于以NH4Cl、NaF为活化剂下SiX2(X=Cl,F)的平衡分压.