Het vervaardigen van oxidatiebestendige keramische coatings op niobium en niobiumlegeringen is een belangrijke oppervlaktetechnologie om hun uitstekende hogetemperatuursterkte te vergroten voor toepassingen in zuurstofrijke omgevingen. De belangrijkste uitdagingen op dit gebied liggen in het oplossen van de enorme thermische spanning die wordt veroorzaakt door de discrepantie in thermische uitzettingscoëfficiënten tussen metalen en keramiek, en in het waarborgen van de chemische compatibiliteit van de grensvlakken om scheuren en afbrokkeling van de coating tijdens thermische cycli te voorkomen.

Om betrouwbare bescherming te bereiken, moet een nauwkeurig ontworpen gradiëntsysteem van "niobiumsubstraat – functionele overgangslaag – keramische toplaag" worden toegepast. De belangrijkste technologie omvat de in-situ vorming van een continue silicide-tussenlaag (bijv. NbSi₂) op het substraat door middel van processen zoals siliconiseren. Deze tussenlaag vormt niet alleen een sterke metallurgische verbinding met het substraat, maar heeft ook een thermische uitzettingscoëfficiënt die tussen de twee materialen ligt, waardoor thermische spanning effectief wordt verlicht en tegelijkertijd fungeert als een diffusiebarrière die zuurstofpenetratie remt. Bovenop deze geoptimaliseerde tussenlaag worden functionele keramische materialen met een lage zuurstofdiffusie en uitstekende thermische stabiliteit (zoals mulliet) afgezet als de uiteindelijke barrière. Dit uitgebreide synergetische beschermingssysteem heeft het met succes mogelijk gemaakt om componenten van niobiumlegeringen te gebruiken in geavanceerde toepassingen die worden blootgesteld aan extreem hoge temperaturen en thermische schokken, waaronder straalbuizen van raketmotoren en geavanceerde gasturbinebladen.

Hieronder vindt u het voorbeeldvoorbereidingsschema voor deze toepassing. De grootste uitdaging ligt in het polijsten van keramische coatings die gevoelig zijn voor scheuren en afbrokkeling:

1️⃣ Grof slijpen: P2500 siliciumcarbide schuurpapier met laagtemperatuurwas aangebracht op het oppervlak;

2️⃣ Fijn slijpen: P4000 siliciumcarbide schuurpapier met laagtemperatuurwas aangebracht op het oppervlak;

3️⃣ Grof polijsten: ET-JP polijstdoek + 3μm aluminiumoxide;

4️⃣ Fijn polijsten: ZN-JP polijstdoek + 50nm silica.

#Trojan #Trojanmetallografisch #Staalmicrostructuur #Materiaalwetenschap #Metallografie #Staalmonsters #Microstructuuranalyse #Staalvoorbereiding #Materiaaltechnicus