铌基合金由于其高熔点和良好的机械性能，在高温下作为结构材料具有巨大潜力[1],[2],[3],[4]。然而，铌在中高温下固有的较差抗氧化性能仍然是其应用的主要限制[5],[6],[7],[8]。因此，开发抗氧化涂层是铌基合金实际应用中的必要策略。
硅化物涂层因其在高温氧化过程中能够形成自密封的SiO?层而被广泛用于铌基合金的抗氧化保护[9],[10],[11]。在各种制备方法中，粉末渗压法是制备这些涂层的主要技术。例如，(Nb,X)Si?（X代表Ti、Cr和Hf）涂层通常是通过使用Si粉末作为供体材料来制备的[9]。通过添加Y[12]、Cr[13]、Al[14]、B[15]、TiB?[16]、Ge[17]、AlHf[18]和Y?O?[14],[17]等元素，可以进一步提高这些涂层的抗氧化性能。此外，还使用特定的合金粉末在NbSi基合金上制备了(TiNbXCr)?Si?和Nb?Fe?Si?等替代涂层组成[10],[19]。然而，由于该工艺的操作温度相对较低，粉末渗压法在工业应用中存在可加工部件尺寸受限和加工效率低的问题。浆料烧结法具有低成本、高效率的优点，适用于大型和复杂形状的部件。例如，已在Nb固溶体合金上制备了R512A和R512E浆料硅化物涂层，这些涂层可为航空航天应用中的合金提供有效的抗氧化保护[20],[21]。因此，通过浆料烧结法制备可靠的硅化物涂层对于Nb固溶体合金和NbSi基合金的应用至关重要。
众所周知，NbSi基合金是由多种元素合金化形成的多相体系，通常包含NbS、硅化物和Laves相[1],[2],[3],[4],[22],[23]。合金元素和相组成显著影响这些合金上硅化物涂层的特性，导致其成分分布、相组成和结构与固溶体合金上的涂层存在显著差异。这些差异影响了合金的高温抗氧化行为，从而导致不同的抗氧化性能和氧化机制。因此，研究人员广泛研究了基底组成对涂层微观结构和性能的影响。例如，Zhou等人[24]研究了Ni基合金基底组成对粉末渗压法制备的铝化物涂层抗氧化性能的影响。DZ125和DD6涂层系统更好的抗剥落性能归因于Re和Hf的作用，而DZ411涂层系统的剥落现象则与Ti的影响有关[24]。此外，超合金的基底组成也对热障涂层（TBCs）的剥落寿命有显著影响[25]。这种现象可能是由于界面断裂韧性对粘结层和基底之间替代元素扩散的敏感性所致[25]。Laska等人在γTiAl合金（Ti-48-2-2和TNM-B1）上制备了Ti-Al-Cr基涂层，发现Ti-48-2-2合金中较高的Cr和Al含量延缓了氧化保护层的相变[26]。同样，Cakmak等人研究了不同Mg合金上的等离子体电解氧化（PEO）涂层，发现AZ系列合金上的PEO涂层比AM系列合金上的涂层更光滑、更致密，从而具有更好的电化学腐蚀和机械性能[27]。此外，Alam等人在C103合金和Nb-18.7Si基合金上制备了Si-Cr-Fe涂层，发现涂层和氧化后形成的氧化层的微观结构具有不同特性[28],[29],[30],[31]。这些研究共同证实了基底组成和微观结构对涂层结构和抗氧化行为有显著影响。
因此，在本研究中，通过浆料烧结法在NbSi基合金和商用Nb521合金上制备了铌硅化物涂层，并系统地研究了涂层的微观结构特征。由于铌硅化物涂层的服役温度通常在1100至1500°C之间[29],[30],[31]，因此详细研究了这两种涂层在1250°C和1350°C下的等温氧化行为。最后，阐明了Nb521合金和NbSi基合金上涂层氧化层的微观结构差异，并详细讨论了其形成机制。
