TiAlSi(Y)N涂層對鈦合金高溫氧化腐蝕和力學(xué)行為的影響.pdf

1、鈦合金密度低、比強(qiáng)度高，是航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的關(guān)鍵材料。然而，鈦合金在海上或近海環(huán)境中服役時在高溫鹽和水蒸氣共同作用下腐蝕加劇，在沙漠環(huán)境中強(qiáng)烈的沙塵沖刷下破損嚴(yán)重。施加表面防護(hù)涂層可提高鈦合金耐腐蝕和抗沖刷性能。涂層往往會影響基體的疲勞性能，因而開展兼?zhèn)鋬?yōu)異耐腐蝕和抗沖刷性能又不顯著降低合金疲勞性能的涂層研究具有重要意義。
　　本論文采用電弧離子鍍技術(shù)在兩種鈦合金上制備了三種復(fù)合氮化物涂層:在TA11鈦合金上制備了Ti0.5Al0

2、.45Si0.05N/TiN與Ti0.6Al0.3Si0.1N/TiN復(fù)合涂層（底層為TiN），在TC4鈦合金上制備了Ti0.6Al0.3Si0.1N/TiN和Ti0.48Al0.48Y0.04N/TiN涂層。研究了涂層對TA11合金650℃和750℃恒溫氧化以及450℃-650℃鹽和水蒸氣共同作用下腐蝕行為，以及涂層對TC4合金的抗沖刷性能和室溫疲勞行為的影響。
　　氧化和腐蝕結(jié)果表明:Ti0.5Al0.45Si0.05N/Ti

3、N與Ti0.6Al0.3Si0.1N/TiN復(fù)合涂層顯著提高了TA11合金的抗氧化和耐固態(tài)NaCl和水蒸氣協(xié)同作用腐蝕性能。氧化過程中，兩種涂層表面均形成了的連續(xù)致密的rutile-TiO2+α-Al2O3混合氧化物膜;其中，Ti0.5Al0.45Si0.05N/TiN涂層由于Al含量較高，抗氧化性能優(yōu)于Ti0.6Al0.3Si0.1N/TiN涂層。在高溫固態(tài)NaCl和水蒸氣共同作用下，TA11合金腐蝕嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物膜厚且剝落嚴(yán)重，合金

4、基體中發(fā)生了內(nèi)氧化;在450℃，兩種涂層樣品表面均形成了薄而連續(xù)致密的TiO2+Al2O3腐蝕產(chǎn)物，在550℃和650℃，涂層表面的氧化產(chǎn)物TiO2和Al2O3與環(huán)境中的NaCl和H2O反應(yīng)，生成復(fù)合氧化物Na1.97Al1.82Ti6.15O16和Na4Ti5O12，腐蝕產(chǎn)物變厚。
　　力學(xué)性能結(jié)果表明:TC4基體上Ti0.6Al0.3Si0.1N/TiN和Ti0.48Al0.48Y0.04N/TiN涂層的顯微硬度分別為1708