碳表面激光熔覆制备HfB2-TaB2-ZrB2-SiC-MoSi2复合涂层及其高温抗氧化性能研究

吴震; 陈维鑫; 陶雪钰; 郑明; 范贺良; 刘章生; 郭立童

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.02.009

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (02) : 308 -318. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.02.009

碳表面激光熔覆制备HfB₂-TaB₂-ZrB₂-SiC-MoSi₂复合涂层及其高温抗氧化性能研究

吴震, 陈维鑫, 陶雪钰, 郑明, 范贺良, 刘章生, 郭立童

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摘要

碳材料虽然具有熔点高、密度低、热膨胀系数低等高温结构材料的优良特性，但高温易氧化问题限制了其应用。通过激光熔覆法在碳材料表面制备HfB₂-TaB₂-ZrB₂-SiC-MoSi₂复合涂层，对碳材料基体进行宽温域防护。利用XRD、SEM及能谱等对涂层的显微结构进行表征，利用划痕附着力测试仪、空气炉等温氧化测试对涂层与基体的结合强度及高温抗氧化性能进行表征。所制备的涂层与碳基体间结合良好，划痕附着力达到16.8 N，对应的划痕强度为134.06 MPa；涂层截面无明显的贯穿性裂纹和孔洞等缺陷。对涂层进行多次激光线烧蚀，激光线烧蚀后涂层表面无破坏性缺陷，涂层表面更加平整；五次激光线烧蚀后涂层划痕附着力仍保持14.2 N，对应的划痕强度为113.1 MPa。涂层试样在1500℃等温氧化中表面形成致密Hf-Zr-Ta-Si-O复合氧化物层，增强涂层高温稳定性，涂层表面氧化层致密、完整、无明显缺陷，整体表现出较好的抗氧化性能和抗激光烧蚀性能。使用MoSi₂取代部分Si，有助于进一步提升涂层的高温抗氧化性能和抗激光烧蚀性能。