【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐腐蚀合金材料，具体涉及一种耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、铅铋共晶合金因其具有低熔点、高沸点、高密度、高导热系数、低粘度、高固有惰性、良好的耐中子辐照等优点被认为是第四代核能反应堆最有潜力的冷却剂材料。然而，铅铋合金与钢结构材料的相容性问题严重制约着铅冷快堆的发展。为了缓解铅铋合金对钢结构材料的侵蚀，包括溶解腐蚀、氧化腐蚀、液态金属脆化以及冲刷腐蚀，表面涂层材料技术逐渐被发展运用并受到了众多相关领域科研工作者的广泛关注。高熵合金涂层材料由于具有良好的耐腐蚀性能、优异的力学强度和耐磨性，以及良好的抗辐照性能等综合优势而成为铅冷快堆用耐铅铋腐蚀涂层材料的重要候选对象；其中，nbmotawcrsi高熵合金涂层因其主要由具有极低铅铋溶解度的难熔金属元素(nb、mo、ta、w)组成，并且掺杂了少量能够形成强保护性氧化膜的活性元素(cr、si)，因而该涂层在非常宽的溶解氧浓度范围内(包括贫氧和富氧条件)皆展现出优异的耐铅铋腐蚀性能。
2、磁控溅射方法因其能量低、沉积温度低、沉积速率可控、工艺重复性好等优点，是制备核用高熵合金涂层材料的主要技术；但是磁控溅射方法制备的nbmotawcrsi高熵合金涂层的组织结构通常表现为长直的柱状晶，这些柱状晶可以作为元素(涂层组成元素和腐蚀介质)扩散的快速通道，从而加速涂层材料的腐蚀；此外，在实际的服役过程中，nbmotawcrsi涂层还要面临高密度、高流速的铅铋冲刷，这会产生巨大的冲击应力
3、众多研究已经表明，通过引入适当的多层界面可以同时提高涂层材料的耐腐蚀性能和力学性能；一方面，引入的多层界面可以破坏柱状晶沿着整个涂层生长方向的连续生长，而且界面可以作为元素内外扩散(涂层元素向外扩散，腐蚀介质向内扩散)的屏障，从而提高涂层材料的耐腐蚀性能；另一方面，引入的多层界面还会带来“超模量”和“超硬度”效应，抑制位错的滑移和裂纹扩展，从而极大地提高涂层的力学性能；目前大多数的多层合金涂层的制备大多是通过交替沉积成分差异很大的两种异质材料，尽管在耐腐蚀和力学性能等方面能够有一定程度的提高，不过异质多层之间由于具有较大的物理、化学性质差异，对涂层材料性能的提升还是具有一定的局限性。
4、鉴于此，本专利技术提供了一种具有不同调制参数的、且近乎同质的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层，而且也是首次使用磁控溅射方法通过调控基体偏压来制备多层涂层。相比于nbmotawcrsi单层涂层，该方法制备出的nbmotawcrsi/nbmotawcrsi非晶纳米晶多层涂层在耐铅铋腐蚀性能和力学性能等方面均有明显的提高。
技术实现思路
1、为克服以上缺陷，本专利技术提供一种耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层及其制备方法，实现具有更加优异的耐铅铋腐蚀性能及力学性能的难熔高熵合金多层涂层材料的制备。
2、本专利技术可以通过以下技术方案来实现：
3、一种耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层，多层涂层包括交替层叠设置的纳米晶nbmotawcrsi层和非晶nbmotawcrsi层；其中，纳米晶nbmotawcrsi层为底层，非晶nbmotawcrsi层为表层。多层涂层包括交替层叠设置的纳米晶nbmotawcrsi层和非晶nbmotawcrs i层；其中，纳米晶nbmotawcrs i层为底层，非晶nbmotawcrsi层为表层。
4、在本专利技术的一个具体实施方式中，nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层的厚度为3.0-3.5μm；一个交替周期内的纳米晶nbmotawcrsi层和非晶nbmotawcrs i层的厚度比为1：1-1:3。
5、在本专利技术的一个具体实施方式中，纳米晶nbmotawcrsi层，由如下化学元素组成：
6、nb 20～24at.％；
7、mo 20～24at.％；
8、ta 20～24at.％；
9、w 20～24at.％；
10、cr 10～15at.％；
11、si:0～3.5at.％；
12、其中，si的含量不为0；
13、纳米晶nbmotawcrsi层的结构为单一的体心立方结构。
14、在本专利技术的一个具体实施方式中，非晶nbmotawcrsi层，由如下化学元素组成：
15、nb 20～24at.％；
16、mo 20～24at.％；
17、ta 20～24at.％；
18、w 20～24at.％；
19、cr 10～15at.％；
20、si 3.5～8.5at.％；
21、其中，si的含量大于3.5at.％；
22、非晶nbmotawcrsi层为非晶结构。
23、本发提供的另外一个技术方案为：
24、耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，包括：
25、以nbmotawcrsi合金为靶材，基于磁控溅射法通过调控基体偏压分别于基体上交替溅射沉积纳米晶nbmotawcrsi层和非晶nbmotawcrsi层，每个纳米晶nbmotawcrsi层和每个非晶nbmotawcrsi层作为一个调制周期，重复上述过程，交替溅射沉积至预设调制周期后，结束溅射，冷却至室温即可得到nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层；nbmotawcrsi合金的化学元素组成为：nb 18～27at.％；mo 18～27at.％；v 18～27at.％；cr18～27at.％；si 6～12at.％。
26、在本专利技术的一个具体实施方式中，耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，包括以下步骤：
27、(1)对基体材料进行化学处理以除去表面杂质；
28、(2)然后采用磁控溅射法，调节基体偏压，在基体表面交替沉积纳米晶nbmotawcrsi层和非晶nbmotawcrsi层；具体为：
29、具体为：首先调节基体偏压在-100v～-80v，在基体上溅射沉积纳米晶nbmotawcrsi层；其次，关闭基体偏压，继续沉积非晶nbmotawcrsi层，此为一个调制周期，沉积的调制周期为4～64周期；随后再开启基体偏压，调节溅射功率和溅射时间继续沉积纳米晶n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于，所述NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层的厚度为3.0-3.5μm；一个交替周期内的纳米晶NbMoTaWCrSi层和非晶NbMoTaWCrSi层的厚度比为1：1-1:3。
3.根据权利要求1所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于，所述纳米晶NbMoTaWCrSi层，由如下化学元素组成：
4.根据权利要求1所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于，非晶NbMoTaWCrSi层，由如下化学元素组成：
5.一种权利要求1-4任一所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，其特征在于，包括：p>
6.根据权利要求5所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
8.根据权利要求7所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层的制备方法，其特征在于，
10.如权利要求1-4任一项所述的耐高温液态铅铋腐蚀的NbMoTaWCrSi-NbMoTaWCrSi纳米晶-非晶多层涂层在制备耐高温液态铅铋腐蚀材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于，所述nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层的厚度为3.0-3.5μm；一个交替周期内的纳米晶nbmotawcrsi层和非晶nbmotawcrsi层的厚度比为1：1-1:3。
3.根据权利要求1所述的耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于，所述纳米晶nbmotawcrsi层，由如下化学元素组成：
4.根据权利要求1所述的耐高温液态铅铋腐蚀的nbmotawcrsi-nbmotawcrsi纳米晶-非晶多层涂层，其特征在于，非晶nbmotawcrsi层，由如下化学元素组成：
5.一种权利要求1-4任一所述的耐高温液态铅铋腐蚀...
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