TC21合金表面Al-Cr復(fù)合涂層的高溫氧化和熱腐蝕行為研究.pdf

1、TC21合金作為新型高損傷容限型鈦合金，具有良好的強(qiáng)度、塑性、斷裂韌性以及裂紋擴(kuò)展速率，成為新一代航空航天領(lǐng)域潛力材料。但抗氧化元素含量低，使 TC21合金的抗高溫氧化及耐高溫?zé)岣g性能不足，限制了它的使用范圍。針對這一問題，采用雙輝技術(shù)和射頻濺射技術(shù)的聯(lián)合工藝在TC21合金表面制備Al-Cr復(fù)合涂層，以提高合金的抗高溫氧化和熱腐蝕性能。
　　利用SEM、EDS、XRD對Al-Cr復(fù)合涂層的微觀形貌、元素分布及相組成進(jìn)行分析，結(jié)果

2、表明：Al-Cr涂層表面光滑、致密，無縫隙孔洞；表面相組成主要為純Al相。涂層截面總厚度約為48μm，與基體成冶金結(jié)合，結(jié)合力達(dá)到58.4N。Al-Cr涂層表面納米硬度為3.53GPa，彈性模量為142Gpa，合金層顯微硬度為993.4 HV0.05。
　　分別在不同溫度(650℃、750℃、850℃、950℃/100h)和不同時間(850℃/10h、20h、50h)下對Al-Cr復(fù)合涂層進(jìn)行高溫氧化試驗，結(jié)果表明：Al-Cr復(fù)合

3、涂層的氧化增重明顯小于基體。TC21合金在溫度高于650℃時，抗氧化性能快速下降；Al-Cr涂層在650℃-850℃時，表面形成了完整致密的Al2O3膜，在950℃時僅發(fā)生少量剝落，但Al含量高，能生成新的Al2O3膜，對基體仍有良好的保護(hù)作用。Al-Cr涂層的氧化是一個既有氧化膜形成與破裂、剝落，又有元素間相互擴(kuò)散的過程。Cr擴(kuò)散至剝落區(qū)氧化生成Cr2O3，促進(jìn)了Al的選擇性氧化并增強(qiáng)涂層的自修復(fù)能力，顯著提高了TC21合金的抗高溫氧

4、化性能。
　　分別在不同溫度(750℃、800℃、850℃/100h)和不同時間(800℃/2h、5h、10h、20h、50h)下對Al-Cr復(fù)合涂層進(jìn)行熱腐蝕試驗，結(jié)果表明：Al-Cr復(fù)合涂層的腐蝕增重小于基體。在75％Na2SO4+25%NaCl混合鹽中Al-Cr涂層表面生成了致密的Al2O3膜；當(dāng)Al2O3膜發(fā)生堿性熔融時，在溶解區(qū)重新生成Cr2O3，使涂層具備自修復(fù)功能，提高了TC21合金的抗熱腐蝕性。Al-Cr涂層在混合