高速飞行器在大气层中飞行时会受到强烈的气动加热，如果没有相应热防护系统的保护，飞行器的表面材料就会因为温度过高而损毁。作为一种高熔点的难熔金属，钼因其具有低热阻、低热膨胀系数以及优异的耐腐蚀性能等，目前已被广泛应用于航空航天等尖端领域。但是钼在氧气环境下会生成挥发性的氧化物 MoO3并失去优异的高温性能，这也极大地限制了其合金在高温环境的应用，而通过制备抗氧化涂层则是最有效的办法。
MoSi2具有较好的热稳定性，这也使得它的工作温度可达1500℃。高温下熔融态的SiO2具有非常好的流动性，能够对涂层表面的微裂纹和空洞起到自愈合的作用，所以MoSi2目前已被广泛应用于制备硅钼棒。硅钼棒以二硅化钼为基础制成，具有耐高温、抗氧化等高温特性，但是其每年的消耗的数量都在逐步递增。数量庞大的废弃硅钼棒长期堆弃在工厂和实验室，造成大量的资源浪费以及环境污染。考虑到硅钼棒优异的抗氧化性能，其能够用于制备涂层，从而达到循环利用的目的。但是单一方法制备的防护涂层在使用过程中存在热膨胀系数不匹配以及防护层失效导致基体被破坏等问题，所以通过采用两步法制备复合防护涂层，调控每层的结构，弥补单层结构的不足，以改善涂层体系的热膨胀系数不匹配带来的涂层剥落现象或者涂层失效问题，提高防护层的阻氧效率。
为了发展在难熔金属基体上应用的新型硅化物涂层，采用废弃硅钼棒和硼化钼粉末为原料，选用浆料涂刷和放电等离子烧结两步法在钼基体表面制备多层MoSi2/MoB涂层，研究了多层涂层在1500℃环境下的抗氧化性能。相关研究成果以题目“Preparation and high‐temperature oxidation resistance of multilayer MoSi2/MoB coating by spent MoSi2‐based materials”发表在Journal of the American Ceramic Society.（JCR Q1，IF=3.502）。
MoSi2涂层在烧结后表面出现明显的大尺寸裂纹，而多层涂层在烧结后表面裂纹率大大降低，这主要是归因于具有适中热膨胀系数的MoB过渡层减缓了涂层内部的热膨胀失配，从而减少裂纹的生成。
图1 MoSi2和MoSi2/MoB涂层烧结后的BSE形貌及对应的EDS分析
MoSi2/MoB涂层在烧结后呈现明显的层状结构，涂层内部仅存在细小的裂纹，基体和涂层之间生成了MoB和Mo2B扩散层，这表明烧结后MoSi2/MoB/Mo层与层之间形成了较好的冶金结合。
图2 MoSi2/MoB涂层截面形貌（A-C）及EPMA分析（D-I）
相比于单一的MoSi2涂层而言，1500℃氧化过程中MoSi2/MoB涂层具有更低的氧化速率常数，这归因于其烧结后获得了极低的裂纹率，阻碍了氧气在高温环境下的扩散，减少MoSi2相的氧化以形成较薄的SiO2保护膜，从而提高其高温抗氧化性能。
图3 MoSi2（A）和MoSi2/MoB（B）涂层在1500℃氧化0-50h后的重量变化曲线
题目：基于废弃硅钼棒再利用的多层MoSi2/MoB涂层的制备和高温抗氧化性能研究
作者：朱路，王晓虹，任宣儒，康学勤，Farid Akhtar，冯培忠
链接：https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.17723
DOI：https://doi.org/10.1111/jace.17723
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