在钛合金表面制备Al-Si涂层的方法及其高温抗氧化性.pdf

第29 卷 第2 期 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol. 29 No. 2 2007 年 2 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb. 2007 在钛合金表面制备Al -Si 涂层的方法 及其高温抗氧化性 周 伟 赵宇光 吉林大学南岭校区材料科学与工程学院及汽车材料教育部重点实验室，长春 130025 摘 要 采用低氧压高温快速熔结技术在Ti -6al -4V 合金表面成功地制备出具有抗高温氧化能力的al -si 熔结涂层. 与其 他工艺相比，这种工艺相对简单，且不需要经过长时间的加热处理就能在合金的表面形成一层足够厚度的al -si 熔结涂层，不 仅省时节能，且涂层中的抗氧化元素铝、硅的浓度可通过调整涂层粉末的混合比例来进行控制. XRD 检测表明涂层主要由 al 、si 、Ti si 和Tial 相组成. 在1073K 空气中循环氧化1051 的实验结果表明：未经过处理的钛合金试样的氧化增重一直保 5 3 3 持着较高的增长速率；而对带有低氧压熔结al -si 涂层的试样来说，其氧化增重近似呈抛物线规律，显著地提高了钛合金的抗 氧化能力. 关键词 涂层；钛合金；熔结；高温氧化 分类号 TB331 钛合金作为一种新型的轻金属材料，具有密度 Tial 扩散涂层氧化后可生成连续致密的al 0 膜， 3 2 3 小、比强度高、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、 具有优良的抗高温氧化特性. 然而Tial3 渗层室温 海洋工程、石油化工、医疗卫生等领域，然而其不高 较脆，在热应力作用下易产生裂纹或剥落，从而降低 的抗高温氧化能力严重限制了其广泛应用，因此提 了合金的抗高温循环氧化能力，且长时间高温扩散 高钛合金的抗高温氧化能力就成了亟待解决的重大 的渗铝过程不仅费时、耗能，且渗剂的分解产物污染 环境［3-4 ］ ［5-7 ］ 课题. 基体合金化和表面改性、涂层技术的发展为 . 金属铂改性渗铝 虽可提高涂层与基 这一问题的解决提供了可能［1-2 ］ 体的粘结力从而提高循环氧化抗力，但价格昂贵，不 . 基体合金化的方 法尽管合金元素的加入在一定范围内提高了钛合金 宜推广. 与此相比，熔结涂层可能是一种更为经济、 的抗氧化能力，然而由于是整体加入，所加的元素不 实用、环保的合金抗高温氧化方法. 熔结是发生在 仅浪费严重，且由于合金元素的加入影响了钛合金 金属表面的高温短时（或瞬时）冶金过程，它预先把 原来的一些力学性能，因此表面改性、涂层技术就成 具有自熔特性的合金粉末涂敷在基体金属表面上， 了提高钛合金的抗氧化能力的首选方法. 通过在钛 在一定的条件下（大气、真空或惰性气体保护）迅速 合金表面形成一层抗氧化涂层，合金的抗氧化能力 加热，使其中的熔相熔融并浸润固态基体的表面，通 由涂层来提供，而力学性能由钛合金基体来完成. 过扩散互溶及界面反应或溶解析出反应，在涂层与 因此，一方面大大地减少了抗氧化元素的用量，节省 基体界面处形成一个含有双方成分的互溶区，然后 了资源；另一方面由于涂层的加入只对合金表面的 涂层与互溶区一起冷凝结晶，实现涂