第十五届全国表面工程大会

高温力学性能优异的铌合金可用于高超声速飞行器与火箭动力系统发动机热端部件，但铌合金因其“Pest”效应导致高温抗氧化性能差，严重限制了其工程应用。传统的硅化物涂层对提高铌合金抗氧化性能已达瓶颈，且其表面发射率低，抗烧蚀性能差。本文提出在铌合金包埋渗硅层表面通过微弧氧化纳米粒子同步沉积烧结技术一步构建HfC-HfO₂改性硅化物基复合涂层，协同提升铌合金的高温抗氧化、抗烧蚀和辐射散热性能。复合涂层主要由~120μm厚的NbSi₂涂层及~50μm厚的HfC-HfO₂粒子沉积烧结层组成。对比研究了复合涂层和单一NbSi₂涂层在1200℃的高温氧化行为和等离子烧蚀行为。结果表明，复合涂层在氧化100h后的氧化增重为6.38 mg/cm²，仅为单一NbSi₂涂层的~46%；在等离子烧蚀60s后涂层表面仅有部分氧化层剥落，而单一NbSi₂涂层已完全失效导致基体熔穿。复合涂层中大量纳米陶瓷颗粒，高温下形成了具有低氧扩散系数的HfSiO₄-SiO₂骨架层，抑制了铌氧化物的生长，提高了氧化层的结构稳定性。此外，复合涂层在室温下宽波段平均发射率高于0.90。当温度升至1200°C时，宽波段平均发射率仍保持~0.7左右；多相改性复合涂层在近红外具有高发射率，归因于离子掺杂和陶瓷相的强振动吸收。综上，在铌合金表面通过微弧诱导HfC-HfO₂粒子沉积烧结成功制备了抗高温氧化/耐烧蚀/高发射率辐射热防护多功能防护涂层，解决了铌合金在超高温下热承载温度不足、高温抗氧化性能已达瓶颈的问题。

铌合金, 微弧氧化, 高温抗氧化, 抗烧蚀，高发射率