鈮作為難熔金屬，在航天領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用。鈮鎢合金在高溫下具有高強(qiáng)度而在室溫下又具有良好塑性，可用常規(guī)成形加工技術(shù)制成各種加工材和零件，用于航天飛機(jī)蒙皮、核反應(yīng)堆工程、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件以及空間發(fā)電系統(tǒng)熱輻射屏和導(dǎo)管等。我國(guó)嫦娥三號(hào)相關(guān)配套設(shè)施部分即采用鈮鎢合金?？蒲泄ぷ髡咝卵兄频拟夋u合金成功地應(yīng)用于“鑫諾6號(hào)”及“登月工程”等航天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)上。
鈮鎢合金在高溫有氧環(huán)境中會(huì)發(fā)生破壞性氧化，需要通過(guò)合金化改性和涂覆涂層進(jìn)行保護(hù)，但合金化改性會(huì)嚴(yán)重影響材料高溫力學(xué)性能，所以合金表面涂覆涂層防護(hù)成為研究重點(diǎn)，表面涂層抗高溫氧化性能直接決定了航天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)用鈮鎢合金的工作溫度。東方鉭業(yè)公司在所研制的鈮鎢合金上用料漿熔燒法制備了與之配套的硅化物涂層。他們研制的鈮鎢合金Nb521-1，主要成份為5W-2Mo-1Zr，其余為Nb。涂層制備工藝如下：將Si、Ti、Cr粉末按一定比例混合，加入一定量的有機(jī)溶劑，裝入剛玉罐中，使用球磨機(jī)混料，滾筒轉(zhuǎn)速200~300r/min，剛玉滾球直徑5~10mm，球料體積比1:1，球磨時(shí)間24小時(shí)，混合均勻后制得粘稠懸浮料漿。料漿均勻涂敷于鈮鎢合金基材表面，置于真空燒結(jié)爐中于1320~1520°C保溫18~40分鐘，一次涂覆燒結(jié)后重復(fù)以上操作進(jìn)行二次涂覆燒結(jié)，得到涂層。
他們發(fā)現(xiàn)，合金涂層在制備、使用的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)涂層堆積，堆積區(qū)域涂層表面明顯異于其他正常區(qū)域，有點(diǎn)堆積和線堆積兩種表面缺陷。涂層料漿中混雜涂層碎屑，在涂覆熔燒后會(huì)在制備的涂層表面產(chǎn)生點(diǎn)堆積;而在熔燒過(guò)程中，涂層出現(xiàn)脫落時(shí)，脫落面積超過(guò)剩余料漿的自流平彌補(bǔ)能力，就會(huì)產(chǎn)生線堆積，并與漏涂等表面缺陷伴生。對(duì)正常區(qū)域及堆積區(qū)域涂層的能譜掃描對(duì)比表明，點(diǎn)堆積或線堆積處涂層區(qū)域的成分與正常涂層的成分都沒(méi)有顯著差異；堆積涂層與正常涂層結(jié)構(gòu)一致，主要由外層、主層和擴(kuò)散層組成。正常涂層厚度為120微米左右，點(diǎn)堆積涂層厚度也在120微米左右，而線堆積區(qū)域涂層厚度波動(dòng)較大，涂層較厚區(qū)域與其他區(qū)域有50微米左右的厚度差。點(diǎn)堆積是涂層顆粒嵌入涂層表層因而對(duì)截面影響不大，而線堆積是涂層制備過(guò)程中料漿的疊加，雖然不影響涂層的結(jié)構(gòu)，但是會(huì)對(duì)涂層部分區(qū)域的厚度有較大影響。1800°C靜態(tài)抗氧化和1600°C熱循環(huán)壽命對(duì)比試驗(yàn)表明，點(diǎn)堆積涂層與正常涂層相差不大，這意味著在該試驗(yàn)條件下，點(diǎn)堆積對(duì)涂層性能不會(huì)造成惡劣影響；但線堆積一般都會(huì)有漏涂等表面缺陷伴生，高溫測(cè)試證明，當(dāng)工件表面有區(qū)域漏涂，則工件基體直接裸露在空氣當(dāng)中，勢(shì)必導(dǎo)致工件在漏涂處快速失效。因此，只有對(duì)漏涂區(qū)域進(jìn)行重新補(bǔ)涂，才能去除線堆積對(duì)于涂層性能的影響。