鈮作為難熔金屬，在航天領域得到了重要應用。鈮鎢合金在高溫下具有高強度而在室溫下又具有良好塑性，可用常規成形加工技術制成各種加工材和零件，用于航天飛機蒙皮、核反應堆工程、噴氣發動機零件以及空間發電系統熱輻射屏和導管等。我國嫦娥三號相關配套設施部分即采用鈮鎢合金。寧夏東方鉭業公司新研制的鈮鎢合金成功地應用于“鑫諾6號”及“登月工程”等航天飛行器發動機上。

    鈮鎢合金在高溫有氧環境中會發生破壞性氧化，需要通過合金化改性和涂覆涂層進行保護，但合金化改性會嚴重影響材料高溫力學性能，所以合金表面涂覆涂層防護成為研究重點，表面涂層抗高溫氧化性能直接決定了航天飛行器發動機用鈮鎢合金的工作溫度。東方鉭業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，加入一定量的有機溶劑，裝入剛玉罐中，使用球磨機混料，滾筒轉速200—300 r/min，剛玉滾球直徑5—10 mm，球料體積比1：1，球磨時間24 h，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，置于真空燒結爐中于1320—1520 °C保溫18—40 min，一次涂覆燒結后重復以上操作進行二次涂覆燒結，得到涂層。

    他們發現，合金涂層在制備、使用的過程中會出現涂層堆積，堆積區域涂層表面明顯異于其他正常區域，有點堆積和線堆積兩種表面缺陷。涂層料漿中混雜涂層碎屑，在涂覆熔燒后會在制備的涂層表面產生點堆積；而在熔燒過程中，涂層出現脫落時，脫落面積超過剩余料漿的自流平彌補能力，就會產生線堆積，并與漏涂等表面缺陷伴生。對正常區域及堆積區域涂層的能譜掃描對比表明，點堆積或線堆積處涂層區域的成分與正常涂層的成分都沒有顯著差異；堆積涂層與正常涂層結構一致，主要由外層、主層和擴散層組成。正常涂層厚度為120微米左右，點堆積涂層厚度也在120微米左右，而線堆積區域涂層厚度波動較大，涂層較厚區域與其他區域有50微米左右的厚度差。點堆積是涂層顆粒嵌入涂層表層因而對截面影響不大，而線堆積是涂層制備過程中料漿的疊加，雖然不影響涂層的結構，但是會對涂層部分區域的厚度有較大影響。1800 °C靜態抗氧化和1600 °C熱循環壽命對比試驗表明，點堆積涂層與正常涂層相差不大，這意味著在該試驗條件下，點堆積對涂層性能不會造成惡劣影響；但線堆積一般都會有漏涂等表面缺陷伴生，高溫測試證明，當工件表面有區域漏涂，則工件基體直接裸露在空氣當中，勢必導致工件在漏涂處快速失效。因此，只有對漏涂區域進行重新補涂，才能去除線堆積對于涂層性能的影響。

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責任編輯：王元

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