鎳基高溫合金因其具有較好的綜合性能已被廣泛用于制造航空發(fā)動機和各類燃氣輪機的熱端部件。隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展，越來越高的渦輪進口溫度要求其葉片材料必須具有更高的抗高溫氧化腐蝕的能力。除了進一步提高鎳基合金的高溫性能，一個更為經(jīng)濟可行的方法是在鎳基合金表面涂覆防護涂層。鎳基合金的防護涂層主要有金屬間化合物涂層、金屬涂層、熱障涂層和表面改性涂層。傳統(tǒng)的金屬間化合物涂層和金屬涂層難以滿足高壓渦輪葉片長時間抗高溫氧化的工作要求，使用溫度一般不能超過1100℃。用氧化釔部分穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷涂層可降低渦輪葉片表面溫度200℃左右。然而，通過氧化鋯涂層進行離子擴散和通過涂層孔洞或裂紋擴散是傳統(tǒng)熱障涂層運輸氧的兩種主要途徑，由此會導致過渡層和氧化鋯界面的熱生長氧化膜生長過快，使得氧化鋯涂層脫落而過早失效。因此，尋找具有更好抗高溫性能的涂層材料，以突破ZrO2的壽命極限顯得非常重要。金屬間化合物二硅化鉬(MoSi2)具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，在1000℃以上具有延展性，為緩解涂層熱應力提供了幫助，是一種發(fā)展?jié)摿O大的高溫抗氧化涂層。所以，把MoSi2作為氧化鋯熱障涂層的最外層，有望緩解過渡層與陶瓷層界面處的氧化，提高傳統(tǒng)氧化鋯熱障涂層的高溫抗氧化性能。

我國湖南科技大學采用K403 鎳基合金為基體材料，采用等離子噴涂設備制備涂層，形成K403/NiCoCrAlY/ZrO2/30%ZrO2-MoSi2/MoSi2的結(jié)構，獲得了很好的結(jié)果。由于從金屬粘結(jié)層到最外層MoSi2，采用納米ZrO2和30%ZrO2-MoSi2作為過渡層材料，使涂層的熱膨脹系數(shù)逐漸變化，消除了涂層中的成分突變和涂層中的宏觀層間界面以及由此造成的物理性質(zhì)突變，緩解了涂層中的熱應力和界面處的應力集中，改善了涂層界面的結(jié)合狀況，提高了涂層的結(jié)合強度。該涂層的界面結(jié)合強度為22.5 MPa，MoSi2涂層的自身結(jié)合強度大于涂層界面結(jié)合強度，結(jié)合機理以機械咬合式為主。實驗證明，由于涂層內(nèi)部各個界面結(jié)合強度較高、界面之間的機械咬合力較大，故能夠承受較強的交替變換的冷熱載荷能力，復合涂層的抗熱震性能良好，在1000℃保溫 5min、空淬條件下的抗熱震性能達34次。另外，MoSi2復合涂層氧化120 h后MoSi2涂層表面生成了一層致密的 SiO2氧化層，SiO2層下面主要是MoSi2和 Mo5Si3等物質(zhì)。由于高溫下SiO2處于流動性較好的狀態(tài)，質(zhì)點的遷移能力增強，表面氧化層內(nèi)部沒有裂紋等缺陷，易形成連續(xù)而致密的保護膜，能夠阻止空氣中的氧原子對基體材料的侵入。同時，玻璃態(tài)的SiO2能夠彌補和填充涂層中的裂紋，具有自愈合功能。這些特點保證了MoSi2涂層具有出色的高溫抗氧化性。試驗證明，該復合涂層在1200℃氧化120h后的質(zhì)量增加僅為3.42 mg/cm2，主要歸因于MoSi2復合涂層表面在高溫時所生成的一層致密SiO2保護膜，阻礙了氧的擴散，減輕了過渡層 NiCoCrAlY/ZrO2界面處的氧化。