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6现代制造技术与裝备2017第3期总第244期钢铁表面Al-M o合金镀层的熔盐电镀研究蔡诗好李艳芳武娜(吕梁学院，吕梁033000)摘要：本文研究了用熔盐电镀的方法在钢铁表面电镀Al-M o合金，将M o C15作为添加剂，加入一定配比 的AlCl3-KCl-NaCl熔盐体系。
通过电化学测试与相应的电镀实验，得到了电镀试样。
经X R D与SEM分析发现，在实验条件下只有金属A1的沉积，而未有金属M o的沉积。
因此，在阴极上发生的是Mo5+向低价离子的转化反应。
关键词：Al-M o合金熔盐电镀电镀机理引言Al-M o合金是一种髙温耐蚀性合金，具有良好的抗髙温 硫化和高温氧化的性能，广泛应用于高温环境的设备制造 中。
基于这种抗髙温腐蚀性能，Al-M o合金的镀层可以用于 镀覆在髙温下使用的钢铁设备表面，延长其使用寿命，提 高其高温使用可靠性。
由于金属钼的熔点可达2600°C，可 以使用等离子喷涂[1]的方法进行镀覆。
但是，这种方法对 于设备要求与操作条件都很髙。
因此，本实验探宄采用电 沉积的方法制备Al-M o合金是否可行，并对沉积过程的机 理进行了测试与分析。
1研究内容铝合金的电沉积必须在电沉积非水溶液体系中进行。
目前，使用较多的是氯化物熔盐体系[2]与离子液体体系，已沉积出的铝合金包括Al-Mn、Al-Cr、Al-N i等二元合金，以及Al-M〇-Ti、Al-Mn-C e等三元合金。
但是，关于 Al-M o合金的熔盐电沉积法制备的相关文献不多。
文献[3] 报道了在氯化铝-1-乙基-3-甲基咪唑氯化物（A1C13_ EtMelmCl)体系中可进行Al-M〇-M n三元合金的电沉积，在 添加（M〇6Cl8)(：14的氯化铝-1-乙基-3-甲基咪唑氯化物 (AlCl3-EtMeImCl)中可得到 Al-Mo-Ti 三元合金。
本研究采用AlCl3-KCl-N a C l氯化物熔盐作为空白电镀 熔盐，其具有熔点低、电化学窗口宽、物化性质稳定等优点，其熔盐中加入适量钼的氯化物M〇Cl5作为添加剂。
Mn、Ti对热浸镀Zn-5Al合金镀层组织与耐蚀性的影响崔军;刘子利;刘希琴;王怀涛【摘要】采用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)、电化学测试等手段研究了Mn、Ti对热浸镀Zn-5Al合金镀层组织与耐蚀性的影响.结果表明:Zn-5Al-0.2Mn和Zn-5Al-0.15Ti合金镀层的腐蚀速率分别为Zn-5Al合金镀层的44.8％和39％;在Zn-5Al合金镀层中添加Mn、Ti,促进了Al在过渡区的集聚,使含Fe2 Al5过渡层的厚度增大;添加Mn使Zn-5Al合金镀层中的共晶组织细化,而添加Ti则使共晶组织粗化,但此时共晶Al相已与钢基体连续融合;Zn-5Al-0.2Mn和Zn-5Al-0.15Ti合金镀层的自腐蚀电流密度均比Zn-5Al合金镀层的小,具有更好的耐蚀性.%Effects of Mn and Ti on the microstructure and corrosion resistance of hot-dip galvanized Zn-5Al alloy coatings were investigated by scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive spectroscopy (EDS) and electrochemical testing.The results indicate that the corrosion rates of Zn-5Al-0.2Mn and Zn-5Al-0.15Ti alloy coatings were 44.8％ and 39％ of that of Zn-5Al alloy coating,respectively.The addition of Mn and Ti in Zn-5Al alloy coating promoted the agglomeration of Al in transition zone,and increased the thickness of the transition layer containing Fe2 Al5.The eutectic structure in Zn-5Al alloy coating was refined by additing Mn,and was coarsened by additing Ti,but the eutectic Al phase was continuously fused with the matrix of steel at this time.The Zn-5Al-0.2Mn and Zn-5Al-0.15Ti alloy coatings had smaller corrosion current densities than the Zn-5Al alloy coating,showing better corrosion resistance of the former.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】5页(P294-297,301)【关键词】热浸镀;Zn-5Al合金镀层;Mn;Ti;组织;耐蚀性【作者】崔军;刘子利;刘希琴;王怀涛【作者单位】常熟开关制造有限公司,常熟215500;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京210016【正文语种】中文【中图分类】TG174.2锌铝合金镀层综合了纯锌镀层的阴极保护能力和纯铝镀层的高耐蚀性，因而成为热浸镀技术中最常用的合金镀层[1]。
" ! 第! 卷第#期 "# * !) " 年* 月原子能科学技术$ &! ! % # % ’" ( ’ ( ; )" % ’ "#+ % . 13 56.127 89 / 1&4 , -/0 24 / / 1 2: %% 5 2J 表面 7 及 2’ 6双重镀层的 6 ’7 电化学腐蚀行为王庆富! 鲜晓斌! 刘清和! 郎定木" 表面物理与化学国家重点实验室 ! 四川 绵阳 !# * " # )JI摘要! 采用动电位极化技术和扫描电镜"0A# M 表面 + 及 9+ &双 重 镀 层 在 含 K " + & 的 e & 对 6 & .+ " 4 4Z b Z 溶液中的电化学腐蚀行为进行研究 %研究结果表明& 表面 + 镀层和 9+ &双重镀层的腐 蚀 为 局 部 腐 & .+ M 蚀! 其腐蚀速度明显低于裸体 M! 镀层能够对 M 表 面 提 供 较 好 的 保 护’ &镀 层 相 对 M 基 体 为 阳 极 性 镀 + 层! 能对 M 基体提供牺牲性保护’.镀层相对 M 基体 为 阴 极 性 镀 层! M 基 体 的 保 护 是 基 于 镀 层 对 腐 对 9 蚀介质的物理屏障作用% 关键词! ’&镀层’. + 双重镀层’ 电化学腐蚀 M+ 9+ & 中图分类号! R * #!!! 文献标识码! 9 ) !’ * ">J * ) " ##" #>K +!!! 文章编号 !" "# < "" # "># )"R$&*D 4/6I 1*’"W D #*%* 6 4"3 " 6/1/$ ’) *1% * $ )’1 +73 ’’ 4) < ’ 2&"3 + 6 4"3 C ) *& ( "J )’ 4.1)$ ’ ’ 4 73 ’’ 4 36I ) "%* 1"3 3+/ )F+(H f1>Q! D .4V L +( L7>. ! D f1> 2 R .%W1 R M .4: ! +(H =1> Q .4 " %#$AD 3; T1(1 + @ 1 %*4 3#’% ?! * # 1 ! H ( % * %+%+3 , ) , / " ’ + / $ " .’ 3 (45 5 + I @ < !V % 3 $ # * " ! 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第51卷第8期表面技术2022年8月SURFACE TECHNOLOGY·381·高速火焰喷涂FeCoCrNiAlTi高熵合金涂层的耐高温氯腐蚀性能张学斌1,2，胡树森1，汪友路1，代真3，初希3，王平4，苏海林1（1.合肥工业大学 材料科学与工程学院，合肥 230009；2.高性能铜合金材料及成形加工教育部 工程研究中心，合肥 230009；3.中电华创电力技术研究有限公司，江苏 苏州 215123；4.合肥科德电力表面技术有限公司，合肥 230088）摘要：目的提高垃圾焚烧发电锅炉的水冷壁和过热器管等部件的使用寿命，确定具有最佳耐高温氯腐蚀性能的高熵合金FeCoCrNiAlTi x的成分。
方法采用高速火焰喷涂在Q235基体上制备FeCoCrNiAlTi x（x=0、0.4、0.8、1.2、1.6）高熵合金涂层，运用扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究Ti含量对涂层形貌和组织结构的影响，并测试涂层的抗热震性能和耐高温氯腐蚀性能。
结果高速火焰喷涂熵合金涂层呈典型的层状结构，随着Ti含量的增加，涂层的孔隙率降低，x=1.2时涂层的致密度最高，其孔隙率仅为0.46%。
添加Ti 后的高熵合金涂层由FCC相和BCC相组成，随着Ti含量的增加，FCC相逐渐减少，涂层主要为BCC相。
在800 ℃到常温的循环热震试验中，高熵合金涂层具有良好的抗热震性能。
在60 h的高温熔盐腐蚀后，所有高熵合金涂层相较Q235具有显著的耐高温氯腐蚀性能，对高温腐蚀质量变化进行拟合，发现其满足幂函数模型。
结论添加适量的Ti能够改善FeCoCrNiAlTi x高熵合金涂层的成形质量，降低涂层的孔隙率，其中高速火焰喷涂FeCoCrNiAlTi1.2涂层的孔隙率最低，抗热震性能和耐高温氯腐蚀性能最好。
关键词：高熵合金涂层；FeCoCrNiAlTi；高温氯腐蚀；高速火焰喷涂；组织结构中图分类号：TB37 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2022)08-0381-06DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2022.08.034High Temperature Chlorine Corrosion Resistance of FeCoCrNiAlTiHigh Entropy Alloy Coatings Prepared byHigh-velocity-oxygen-fuel SprayingZHANG Xue-bin1,2, HU Shu-sen1, WANG You-lu1, DAI Zhen3,CHU Xi3, WANG Ping4, SU Hai-lin1(1. School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. EngineeringResearch Center of High Performance Copper Alloy Materials and Processing, Ministry of Education, Hefei 230009, China;3.China Power Hua Chuang Electricity Technology Research Co., Ltd., Jiangsu Suzhou 215123 China;4. Hefei Kede Surface Technology Co., Ltd., Hefei 230088, China)收稿日期：2021–07–06；修订日期：2021–11–03Received：2021-07-06；Revised：2021-11-03作者简介：张学斌（1974—），男，博士，副研究员，主要研究方向为金属基/陶瓷基复合材料。
多弧离子镀(Ti,Cr)N镀层耐蚀性研究郭巧琴;李建平;郭永春;杨忠【摘要】(Ti,Cr)N coatings were prepared on the surface of high speed steel by multi-arc ion plating technology.The Tafel polarization curve of coating was tested by electrochemical workstation to analyze its corrosion resistance.The method of mass-changing was utilized to verify the electrochemical measurement results.The microstructure of (Ti,Cr)N coating before and after corrosion was observed by SEM.The results showed that the grain size of the coating surface gradually decreased with the increasing of ICr/ITi.When ICr/ITi was 90 A/60 A,the self-corrosion potential positively shifted from-0.705 V to-0.534 V,the corrosion rate of the substrate decreased by 85.67％ and the corrosion resistance was improved.The corrosion mechanism of matrix was mainly pitting and uniform corrosion,while (T i,Cr)N coatings was mainly pitting corrosion.%采用多弧离子镀技术在高速钢表面制备了(Ti,Cr)N镀层,通过电化学工作站对镀层的塔菲尔曲线进行测试,分析镀层的耐腐蚀性,并采用质量变化法对电化学测试结果进行了验证.利用扫描电子显微镜观察了(Ti,Cr)N镀层腐蚀前后的微观形貌.结果表明,随电流比例ICr/ITi的增大,(Ti,Cr)N镀层表面晶粒尺寸逐渐减小.当ICr/ITi为90 A/60A时,基体的自腐蚀电位由-0.750 V正移至-0.534V,基体的腐蚀速率降低85.67％,耐蚀性提高.基体的腐蚀主要为点蚀和均匀腐蚀,(Ti,Cr)N镀层主要为小孔腐蚀.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2017(039)008【总页数】4页(P6-9)【关键词】多弧离子镀;(Ti,Cr)N镀层;耐蚀性;自腐蚀电位【作者】郭巧琴;李建平;郭永春;杨忠【作者单位】西安工业大学材料与化工学院,陕西西安710032;西安工业大学材料与化工学院,陕西西安710032;西安工业大学材料与化工学院,陕西西安710032;西安工业大学材料与化工学院,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TG174.444多弧离子镀技术制备TiN涂层具有硬度高，摩擦系数低，润滑性能好，膜基结合力高等优点[1-2]，因此，在工业领域得到广泛应用。
添加Ni 及Al 元素改善热镀锌件表面质量及耐蚀性的研究郝建民,陈宏,张荣军(长安大学工程机械学院,陕西西安710064) [摘要] 针对钢材热镀锌过程中,当基体中硅含量大于0.05%时出现圣德林效应,通过在镀液中添加Ni 、Al 元素,解决了镀层超厚、表面发灰、粗糙以及出现漏镀点等问题。
对合金元素在镀锌过程中的作用进行分析。
并采用中性NaCl 盐雾试验研究镀层的耐蚀性。
结果表明:Al 的加入可以使镀层表面光亮;加入适量的Ni 能抑制镀层超厚,消除圣德林效应;添加Ni 、Al 元素除了提高镀层外观质量,还使镀层的耐蚀性大幅度提高。
[关键词] 热镀锌;圣德林效应;Fe -Zn 合金;耐蚀性[中图分类号]T Q153 [文献标识码]A [文章编号]1001-3660(2004)02-0038-02R esearch on Improving Surface Q ualities and Erosion R esistance ofthe H ot -galvanized Materials with the Additions of Ni and AlHAO J ian -min ,CHEN Hong ,ZHANG Rong -jun(Mechanical Engineering C ollege ,Chang ’an University ,X i ’an ,710064,China )[Abstract ] The Sandelin effects occur when the contents of silicon in the base metal are above 0.05percent in the hot galvanizing process.The extra -thickness ,grayness ,rough and leakages of the hot -galvanized film were s olved by adding Ni and Al in the galvanized s olution.M oreover ,we analyzed the effects of the Ni -Al alloy and studied the erosion resistance of the hot -galvanized film using neutral NaCl salt spray test.We found that the bright 2ness of the film can be im proved with the additions of Al and the extra -thickness of the film can be depressed with adding suitable Ni.The results indicate that not only the surface of the film qualities but als o the corrosion resistance of the film are increased with the additions of Ni and Al.[K ey w ords ] H ot -galvanized ;The Sandelin effects ;Fe -Zn alloy ;Erosion resistance[收稿日期]2003-11-08[作者简介]郝建民(1961-),男,山西芮城人,硕士,副教授,从事材料表面改性研究。
Ce、Ti协同作用对热浸镀锌铝镀层组织的影响雷四雄;王鑫铭;李智【摘要】本文研究了Ce、Ti协同作用对热镀锌铝镀层组织和生长动力学的影响.通过控制Ce、Ti元素含量设计熔池成分,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析镀层组织,结合SmileView软件对镀层中的合金层厚度进行测量.结果表明:熔池中同时添加Ti和Ce时,可以使得镀层组织更加均匀致密且厚度减薄,当熔池中添加0.4％Ce+0.4％Ti时,镀层最薄.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】5页(P29-33)【关键词】热浸镀;协同作用;镀层组织;扫描电镜【作者】雷四雄;王鑫铭;李智【作者单位】中国航发南方工业有限公司,湖南株洲 412002;湘潭大学材料科学与工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学材料科学与工程学院,湖南湘潭 411105【正文语种】中文【中图分类】TG172.40 引言热浸镀锌铝镀层由于与基体结合力强、耐蚀性好、均匀光滑，是应用最广泛的钢铁防护涂层之一[1]。
大量研究表明[2-5]，稀土(RE)作为微量元素加入到热浸镀锌铝合金镀液中，能够与铝在镀层表面形成一层致密的保护膜，从而有效延缓镀层的腐蚀过程，使其耐腐蚀能力提高。
同时，稀土的加入还可以明显提高镀液的流动性，改善镀层的表观质量，细化镀层组织。
此外，镀液与钢基板之间过度的反应导致产生过厚的合金层，将会降低镀层板的力学性能和后续加工性能。
为了抑制合金层的过度生长和减小锌花尺寸，Ti往往也作为常用的合金元素添加到镀液中。
García 等人[6]发现添加 Ti 可以降低合金层中金属间化合物的平均厚度和镀液中散布的金属间化合物的颗粒尺寸。
目前的研究大都停留在单个元素对热浸镀的影响，多个元素协同作用的影响研究较少，基于这一现状，本文研究了热浸镀锌铝过程中Ce、Ti协同作用对锌铝合金镀层质量的影响，以获得一种以钢铁为基材, 用途广泛、性能优良的锌铝镀层。
第４５卷第３期２０２３年５月沈 阳 工 业 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ ４５Ｎｏ ３Ｍａｙ２０２３收稿日期：２０２１－１２－２９．基金项目：辽宁省教育厅面上项目（ＬＪＫＺ０１２２）．作者简介：黄宏军（１９７７－），男，辽宁鞍山人，教授，博士，主要从事铸造合金新材料及复合材料制备等方面的研究．檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪殏殏殏殏材料科学与工程 ｄｏｉ：１０．７６８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１６４６．２０２３．０３．０６ＴｉＡｌ合金电弧喷涂Ａｌ涂层的高温氧化性能黄宏军，徐志鹏，袁晓光，林雪健，郑博文（沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳１１０８７０）摘 要：为了提升ＴｉＡｌ合金的高温抗氧化能力，采用电弧喷涂工艺在ＴｉＡｌ合金表面制备了纯铝涂层，并分别在９００℃和１０００℃进行了恒温氧化试验．通过绘制氧化动力学曲线，对比了有无涂层试样的抗氧化性能．运用ＳＥＭ、ＥＤＳ、ＥＰＭＡ和ＸＲＤ分析其氧化前后涂层的微观形貌、成分组成、元素分布和相组成．结果表明：纯铝涂层均匀致密、无裂纹．在９００℃空气中氧化１００ｈ后，涂层表面形成了致密的Ａｌ２Ｏ３氧化膜，次表层为ＴｉＡｌ３相，扩散层为ＴｉＡｌ２相．在１０００℃空气中氧化１００ｈ后，涂层表面氧化膜由Ａｌ２Ｏ３和少量ＴｉＯ２组成，次表层为ＴｉＡｌ３相，扩散层为ＴｉＡｌ２相．电弧喷涂铝涂层提高了ＴｉＡｌ合金的高温抗氧化能力．关 键 词：ＴｉＡｌ合金；电弧喷涂；Ａｌ涂层；高温氧化；扩散反应；热震；扩散层；氧化膜中图分类号：ＴＧ１７８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１６４６（２０２３）０３－０２７０－０８ＨｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡｌｃｏａｔｉｎｇｏｎＴｉＡｌａｌｌｏｙｂｙａｒｃｓｐｒａｙｉｎｇＨＵＡＮＧＨｏｎｇ ｊｕｎ，ＸＵＺｈｉ ｐｅｎｇ，ＹＵＡＮＸｉａｏ ｇｕａｎｇ，ＬＩＮＸｕｅ ｊｉａｎ，ＺＨＥＮＧＢｏ ｗｅｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＴｉＡｌａｌｌｏｙ，ｐｕｒｅａｌｕｍｉｎｕｍｃｏａｔ ｉｎｇｗａｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＴｉＡｌａｌｌｏｙｂｙａｎａｒｃｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄｃｏｎｓｔａｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｔ９００℃ａｎｄ１０００℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｃｕｒｖｅｓｗｅｒｅｐｌｏｔｔｅｄｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇａｎｄｃｏａｔｉｎｇ ｆｒｅｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｅｌｅｍｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙＳＥＭ，ＥＤＳ，ＥＰＭＡａｎｄＸＲＤ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｕｒｅＡｌｃｏａｔｉｎｇｉｓｕｎｉｆｏｒｍ，ｄｅｎｓｅａｎｄｃｒａｃｋ ｆｒｅｅ．Ａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒａｔ９００℃ｆｏｒ１００ｈ，ａｄｅｎｓｅＡｌ２Ｏ３ｏｘｉｄｅｆｉｌｍｆｏｒｍｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇ，ｔｈｅｓｕｂ ｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｉｓＴｉＡｌ３ｐｈａｓｅａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｙｅｒｉｓＴｉＡｌ２ｐｈａｓｅ．Ａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒａｔ１０００℃ｆｏｒ１００ｈ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｌａｙｅｒｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆＡｌ２Ｏ３ａｎｄａｆｅｗＴｉＯ２，ｔｈｅｓｕｂ ｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｉｓＴｉＡｌ３ｐｈａｓｅａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｙｅｒｉｓＴｉＡｌ２ｐｈａｓｅ．ＴｈｅａｌｕｍｉｎｕｍｃｏａｔｉｎｇｂｙａｒｃｓｐｒａｙｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＴｉＡｌａｌｌｏｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴｉＡｌａｌｌｏｙ；ａｒｃｓｐｒａｙｉｎｇ；Ａｌｃｏａｔｉｎｇ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ；ｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｃｋ；ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｌａｙｅｒ；ｏｘｉｄｅｆｉｌｍ 由于ＴｉＡｌ合金质量轻、比强度高，且高温下依然具有较高的强度和比弹性模量等优异性能，在航空发动机叶片和汽车耐热部件上进行大量应用［１－３］．涡轮增压是提高发动机进气量的常用措施，涡轮增压器一般采用质量较重的镍基合金，然而质量重会导致涡轮滞后效应非常明显，采用密度仅为镍金合金一半的ＴｉＡｌ合金代替镍基合金作为增压器的涡轮转子，能够明显减缓涡轮转子的滞后效应［４］．ＴｉＡｌ合金应用于某柴油发动机的增压器涡轮时，其服役温度可达８００℃，甚至更Copyright ©博看网. All Rights Reserved.高．然而ＴｉＡｌ合金在８００℃以上环境存在抗氧化性能差的缺陷在一定程度上限定了其服役范围．虽然ＴｉＡｌ合金中具有较多的铝，但由于生成Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＯ２的吉布斯自由能相差很小，因而在高温下很难在表面生成单一的Ａｌ２Ｏ３保护膜，而是通常形成Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＯ２混合膜层［５－６］．多孔构造的ＴｉＯ２不能有效阻止Ｏ原子的内扩散是ＴｉＡｌ合金高温下抗氧化能力不足的主要原因［７］．近些年学者们为改善ＴｉＡｌ合金在高温下的抗氧化能力进行了很多研究，主要包括合金化以及制备金属涂层和陶瓷涂层等方法．合金化是通过加入Ｎｂ、Ｓｉ、Ｙ等第三方元素进而提高ＴｉＡｌ合金抗氧化性能［８－１０］，但合金化往往会使合金的力学性能下降．金属涂层包含Ｃｒ、ＴｉＡｌ３、Ｍ ＣｒＡｌＹ等［１１－１３］．陶瓷涂层包括Ａｌ２Ｏ３涂层和热障涂层等［１４－１５］．Ａｌ元素具有很好的亲氧性，在合金表面可以被氧化成致密的Ａｌ２Ｏ３膜，Ａｌ２Ｏ３膜能够有效阻碍材料的内部氧化［１６］．同时电弧喷涂具有易操作、价格低等优点，运用电弧喷涂技术在难熔合金表面制备涂层的研究较为常见，而关于ＴｉＡｌ合金的相关研究尚不多见．本文运用电弧喷涂工艺在ＴｉＡｌ合金表面制备了纯铝涂层，在９００℃和１０００℃进行了恒温氧化试验，通过分析涂层试样氧化前后的微观形貌、成分组成、元素分布和相组成，系统研究了涂层试样的高温抗氧化性能，期望能为ＴｉＡｌ合金在汽车涡轮增压器上的应用提供理论基础和技术数据．１ 材料与方法试验基体材料选用名义成分为Ｔｉ ４７ ５Ａｌ ２ ５Ｖ １ ０Ｃｒ ０ ２Ｚｒ（原子分数）的ＴｉＡｌ合金，将其加工成尺寸为１５ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ的试样．将试样在砂纸上进行打磨，再用酒精溶液在超声波清洗机中清洗１２ｍｉｎ后烘干，然后利用２０＃棕刚玉喷砂处理后备用．采用ＸＤＰ ５型电弧喷涂设备进行喷涂处理，喷涂材料为直径２ ０ｍｍ的纯铝丝（纯度＞９９ ８％），喷涂电压为３０Ｖ，喷涂电流为１８０Ａ，压缩空气气压为０ ５ＭＰａ，喷涂距离为１５０ｍｍ，涂层厚度约为１２０μｍ．将喷涂前后的试样置于坩埚内，然后将其分别加入到９００℃和１０００℃电阻炉中氧化１００ｈ，前１０ｈ每隔５ｈ取样，以后每隔１０ｈ取样．待取出的试样恢复到室温后，利用精度为０ ０００１ｇ的电子天平称量质量．为了缩小试验误差，每组参数选取４个试件进行试验，计算其平均值作为增重数据．采用日立Ｓ ３４００Ｎ型扫描电镜（ＳＥＭ）观测涂层表面与涂层／基体界面的微观形态，利用其自带能谱仪（ＥＤＳ）检测涂层的成分组成．采用ＳＨＩＭＡＤＺＵＥＰＭＡ １７２０电子探针显微分析仪（ＥＰＭＡ）测试涂层／基体界面的元素分布．采用岛津７０００型Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）分析涂层的相组成．２ 结果与分析２ １ Ａｌ涂层微观组织形貌图１为Ａｌ涂层形貌、ＥＤＳ结果和ＸＲＤ图谱．图１ａ为ＴｉＡｌ合金表面喷涂Ａｌ涂层的表面形貌，该涂层均匀致密、未出现裂纹．涂层表面分散着许多近球形颗粒物是因为电弧喷涂的铝粒子与ＴｉＡｌ合金表面接触后，粒子表面会迅速冷却，导致表面与内部形成较大的温度差，使得铝粒子收缩成近球形的小颗粒．图１ｂ为Ａｌ涂层的截面形貌，涂层厚度约为１２０μｍ，且与ＴｉＡｌ基体界面清晰，未见扩散层，即涂层与ＴｉＡｌ基体为物理结合．涂层表面（图１ａ中ａ点）的ＥＤＳ分析结果与ＸＲＤ图谱如图１ｃ、ｄ所示，经分析可知涂层表面生成了致密的纯Ａｌ相．２ ２ Ａｌ涂层结合力测试热震试验能够模拟材料服役过程中的恶劣环境，因而本文采用热震试验检测涂层的结合性．热震试验温度为９００℃和１０００℃，将试样放入指定温度的电阻炉中，１５ｍｉｎ后取出试样放进水中，晾干后检查其表面形貌，到此完成一次热震试验．图２为涂层试样经过３０次热震试验后的表面宏观形貌和截面ＳＥＭ形貌，可见涂层试样在９００℃和１０００℃热震试验后均未出现裂纹、涂层脱落等现象，表明涂层与ＴｉＡｌ合金结合性能良好．２ ３ 高温氧化动力学曲线图３为不同试样在９００℃和１０００℃的氧化动力学曲线．当试验温度为９００℃时，ＴｉＡｌ基材在氧化前１０ｈ氧化增重较快，这是由于表面生成了ＴｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３两种氧化物．当氧化时间增加至２０ｈ后，氧化增重速度有所放缓，氧化５０ｈ后ＴｉＡｌ基材单位面积氧化增重为８ １ｍｇ／ｃｍ２．氧化１００ｈ后ＴｉＡｌ基材单位面积氧化增重达到１０ ９ｍｇ／ｃｍ２．而涂层试样在氧化前１０ｈ内的氧化增重速度较快，这是因为试样表面上的纯铝遇到空气中的氧会生成具有保护作用的Ａｌ２Ｏ３氧化膜，进而阻碍氧气向内层扩散，所以此后增重速度变缓．氧化５０ｈ后涂层试样单位面积氧化增重为１ ７ｍｇ／ｃｍ２，显著低于ＴｉＡｌ基材试样．氧化１００ｈ后涂层试样１７２第３期 黄宏军，等：ＴｉＡｌ合金电弧喷涂Ａｌ涂层的高温氧化性能Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图１ Ａｌ涂层形貌、ＥＤＳ结果和ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ １ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ，ＥＤＳｒｅｓｕｌｔｓａｎｄＸＲＤｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＡｌｃｏａｔｉｎｇ氧化增重为２ ８ｍｇ／ｃｍ２，仅为ＴｉＡｌ基材试样的２５ ７％，较ＴｉＡｌ基材明显降低．当氧化温度为１０００℃时，ＴｉＡｌ基材的氧化增重自始至终都非常明显，这是由于表面生成了ＴｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３两种氧化物，疏松多孔结构的ＴｉＯ２为氧进入合金基体提供通道进而使得合金力学性能下降［７］，氧化５０ｈ后氧化皮完全剥离，单位面积氧化增重己经达到图２ 热震试验后涂层试样形貌Ｆｉｇ ２ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｃｋｔｅｓｔｓ４２ ０ｍｇ／ｃｍ２，已不满足此温度下的服役要求，因而未继续测量．涂层试样在氧化开始时氧化增重较快，这是因为涂层试样表面的纯Ａｌ被氧化成Ａｌ２Ｏ３保护膜，氧化１０ｈ后Ａｌ２Ｏ３氧化膜有效抑制了氧原子向内层的扩散，因而之后氧化增重速度有所减缓，氧化５０ｈ后涂层试样单位面积氧化增重为１６ ５ｍｇ／ｃｍ２，约为ＴｉＡｌ基材的３９ ３％．氧化１００ｈ后涂层试样单位面积氧化增重为２２ ２ｍｇ／ｃｍ２，明显低于ＴｉＡｌ基材．此外，与９００℃涂层试样的氧化过程相比，１０００℃涂层试样氧化增重显著，氧化速率明显更快．ＴｉＡｌ基材和涂层试样在氧化过程中的速率可用式（１）［７］表示，对式（１）两边取对数可得式（２），即Δｍｎ＝ｋｔ （１）ｎｌｎΔｍ＝ｌｎｋ＋ｌｎｔ （２）式中：Δｍ为试样单位面积氧化增重；ｎ为幂指常数；ｋ为氧化速率常数；ｔ为氧化时间．依据式（２）可知，ｌｎΔｍ和ｌｎｔ呈线性规律，对其进行线性拟合（拟合曲线见图３ｂ），并计算出相应的ｎ和ｋ，结果如表１所示．一般，当ｎ＝１时，氧化动力学曲线呈线性规律，材料抗氧化性能较差；当ｎ＝２时，氧化动力学曲线为抛物线，材料具有较强的抗氧化能力；当ｎ≥３时，材料具有极强的抗氧化性［７］．由表１可知，９００℃下ＴｉＡｌ基材的ｎ值为１ ５６，说明氧化动力学曲线介于直线和抛物线之间，此时涂层试样的ｎ值为２ ０４，说明氧化增重曲线近似抛物线，同时ｋ值也小于ＴｉＡｌ基材，表明在９００℃环境下喷涂Ａｌ涂层可使ＴｉＡｌ２７２沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４５卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.合金的抗氧化性能得到提升．１０００℃下涂层试样的ｎ值为２ ２２，大于ＴｉＡｌ基材试样的１ ９６，同时ｋ值小于ＴｉＡｌ基材，表明１０００℃下涂层试样较ＴｉＡｌ基材具有更优异的抗氧化性．图３ 不同试样在９００℃和１０００℃下的氧化动力学曲线Ｆｉｇ ３ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｃｕｒｖｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｔ９００℃ａｎｄ１０００℃表１ 不同试样的氧化动力学参数Ｔａｂ １ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｃｉｍｅｎｓ试样氧化温度／℃氧化时间／ｈｎｋＴｉＡｌ基材９０００～１００１ ５６０ ５１涂层试样９０００～１００２ ０４０ ０７ＴｉＡｌ基材１００００～１００１ ９６３４ ４７涂层试样１００００～１００２ ２２１０ ２８２ ４ 高温氧化后Ａｌ涂层微观形貌与产物分析图４为涂层试样分别在９００℃和１０００℃空气中氧化１００ｈ后的表面形貌．表２为图４中ａ～ｆ点的ＥＤＳ分析结果（数据均为原子分数）．由图４ａ可见，９００℃氧化后的表面团絮状组织堆叠，未见裂纹、孔洞和膜层脱落等现象．结合表２可知，９００℃氧化１００ｈ的氧化膜只有Ａｌ和Ｏ元素构成，并未发现Ｔｉ元素，因而表面成分主要为Ａｌ２Ｏ３．Ａｌ２Ｏ３均匀致密地分布在试样表面，可抑制氧向ＴｉＡｌ合金内部扩散，防止其被氧化．由图４ｂ可见，１０００℃氧化后的试样表面呈柱状堆垛形貌，存在少量孔洞，仍未发现脱落现象．与９００℃相比，１０００℃氧化１００ｈ后试样表面颗粒明显变长，这是由于温度增加促进了熔融状态下Ａｌ的扩散和氧化，因而颗粒变长．根据表２可知，涂层试样在１０００℃氧化１００ｈ后，氧化膜主要由Ａｌ、Ｏ和少量Ｔｉ构成，说明表面氧化膜的组成为Ａｌ２Ｏ３和少量ＴｉＯ２．图４ 涂层试样在空气中氧化１００ｈ后的表面形貌Ｆｉｇ ４ Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒｆｏｒ１００ｈ表２ 图４中不同点的成分分析Ｔａｂ ２ ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｉｎｔｓｉｎＦｉｇ ４％合金元素ａｂｃｄｅｆＡｌ６２ ８６５６ １７６１ ９８５４ ５４７３ ９８６９ ５１Ｔｉ－－－－４ ８４８ ７２Ｏ３７ １４４３ ８３３８ ０２４５ ４６２１ １８２１ ７７ 图５为涂层试样分别在９００℃和１０００℃氧化１００ｈ后的截面形貌．表３为图５中ａ～ｆ点的ＥＤＳ分析结果（数据均为原子分数）．由图５ａ可见，涂层试样未出现裂纹和破损情况．氧化后的涂层由表至里可分为三个区域：表面氧化膜（ａ点所在区域）、次表层（ｂ点所在区域）、扩散层（ｃ点所在区域）．结合表３可知，表面氧化膜为Ａｌ２Ｏ３，厚度约为１０μｍ，Ａｌ２Ｏ３可以有效阻碍氧元素侵入内层进而提升ＴｉＡｌ合金的抗氧化性．近涂层处的ＴｉＡｌ合金和Ａｌ涂层会形成扩散偶，由于扩散反应的发生，次表层由Ａｌ相转变为ＴｉＡｌ３相，扩散层处的ＴｉＡｌ合金转变为ＴｉＡｌ２相，扩散层厚度约为３０μｍ．这种由ＴｉＡｌ３、ＴｉＡｌ２组成的金属间化合３７２第３期 黄宏军，等：ＴｉＡｌ合金电弧喷涂Ａｌ涂层的高温氧化性能Copyright©博看网. All Rights Reserved.物层可以增加ＴｉＡｌ合金与Ａｌ涂层的附着力．由图５ｂ可见，当氧化温度增加至１０００℃时，涂层仍未出现脱落现象，且无裂纹出现，但孔洞较多．１０００℃氧化后的涂层同样分为三个区域．与９００℃氧化后的不同之处在于１０００℃氧化后所形成的表面氧化膜（ｄ点所在区域）厚度较９００℃时明显增加，约为３１μｍ，结合表３可知，表面氧化膜厚度增加是由于１０００℃氧化后涂层孔洞较多，这些孔洞成为氧与基体中Ｔｉ的扩散通道，同时温度的增加加大了Ｔｉ的活度，使其扩散到表面层与Ｏ发生氧化反应生成了ＴｉＯ２并存在于Ａｌ２Ｏ３氧化膜之中．１０００℃氧化后涂层界面孔洞较多是由于温度升高会加快Ａｌ２Ｏ３颗粒的溶解并促使其向外迁移，Ａｌ２Ｏ３迁移的动力学作用导致内层形成孔洞［１７］．由表３可见，涂层试样次表层（ｅ点所在区域）为ＴｉＡｌ３，扩散层（ｆ点所在区域）为ＴｉＡｌ２，温度升高使得ＴｉＡｌ合金和涂层的互扩散速度更快，因而扩散层厚度（约为６５μｍ）大于９００℃氧化的情况．比较９００℃和１０００℃氧化试验过程可知，Ａｌ涂层在９００℃时对应的防护性能更优异．图５ 涂层试样在空气中氧化１００ｈ后的截面形貌Ｆｉｇ ５ Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒｆｏｒ１００ｈ图６为涂层试样分别在９００℃和１０００℃氧化１００ｈ后的线扫描分析图．由图６ａ可见，９００℃氧化时在试样表面氧化膜０～１０μｍ处，Ａｌ元素和Ｏ元素都保持较高的峰值，但未见Ｔｉ元素峰，表３ 图５中不同点的成分分析Ｔａｂ ３ ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｉｎｔｓｉｎＦｉｇ ５％合金元素ａｂｃｄｅｆＡｌ６２ ３３７４ １３６５ ３６５１ ２２７４ ６７６５ ２４Ｔｉ－２４ ２８３３ ４９７ ９７２４ ０２３３ ５６Ｏ３７ ６７－－４０ ８１－－Ｖ－１ ５９１ ５５－１ ３１１ ２０再次证明此时表面氧化膜为Ａｌ２Ｏ３．此外，在次表层和扩散层处几乎未见Ｏ元素峰，说明Ａｌ２Ｏ３成功阻止了Ｏ元素的内扩散．Ａｌ元素在扩散层处呈梯度下降，Ｔｉ元素在扩散层呈梯度上升，符合Ａｌ涂层与ＴｉＡｌ基体的互扩散规律．由图６ｂ可见，１０００℃氧化时在试样表面氧化膜０～３１μｍ处Ａｌ和Ｏ两种元素峰值明显，Ｔｉ元素峰值较弱，证实了此时表面氧化膜为Ａｌ２Ｏ３和少量ＴｉＯ２．在次表层可见少量Ｏ元素峰，说明温度过高加剧了Ｏ元素的内扩散，使得少量Ｏ元素扩散到次表层，但未扩散到扩散层．图６ 涂层试样在空气中氧化１００ｈ后的截面线扫描结果Ｆｉｇ ６ Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｌｌｉｎｅ ｓｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒｆｏｒ１００ｈ图７为涂层试样分别在９００℃和１０００℃氧化后的表面ＸＲＤ图谱．由于Ｘ射线具有强穿透性，试样表面氧化膜又比较薄，ＸＲＤ检测结果包括表面氧化膜、次表层和扩散层的结构信息［１８］．观察图７可知，涂层试样在９００℃和１０００℃氧化后都存在明显的Ａｌ２Ｏ３特征峰，说明表面都存在Ａｌ２Ｏ３保护４７２沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４５卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.膜，进而提升了ＴｉＡｌ合金的抗氧化性．涂层试样在９００℃空气中氧化１００ｈ后，组成相为Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＡｌ３和ＴｉＡｌ２．涂层试样在１０００℃空气中氧化１００ｈ后，组成相为Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＡｌ３、ＴｉＡｌ２和少量ＴｉＯ２．图７ 涂层试样在空气中氧化１００ｈ后的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ ７ ＸＲＤｓｐｅｃｔｒａｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒｆｏｒ１００ｈ 图８为涂层试样分别经９００℃和１０００℃氧化１００ｈ后的截面ＥＰＭＡ元素面扫描图．氧化温度为９００℃时，氧化后的涂层具有三层结构，Ａｌ元素和Ｔｉ元素发生了互扩散．表面氧化膜中存在较多Ｏ元素，这是由于试验时涂层表层的Ａｌ遇到空气中的Ｏ被氧化成Ａｌ２Ｏ３．扩散层和基体中未观察到Ｏ元素的存在，表明不仅Ａｌ２Ｏ３氧化膜在氧化过程中对Ｏ原子的内扩散具有很好的阻碍效果，ＴｉＡｌ２、ＴｉＡｌ３也在一定程度上抑制了Ｏ元素向合金内部的扩散，这也进一步增强了合金的抗氧化性．１０００℃与９００℃氧化过程的相同之处包括：１）氧化涂层同样具有三层结构；２）表面氧化膜均存在一定量的Ａｌ元素和Ｏ元素，即形成了Ａｌ２Ｏ３氧化物；３）扩散层与ＴｉＡｌ合金内部未观察到Ｏ元素，说明涂层在９００℃和１０００℃都具有较好的抗氧化性．１０００℃与９００℃氧化过程的不同之处包括：１）１０００℃氧化后扩散层更厚，这是由温度升高后Ａｌ元素和Ｔｉ元素扩散速率加快所致；２）１０００℃氧化后表面弥散分布着更多Ｔｉ元素，说明此时Ｔｉ元素更容易扩散到表面层并被氧化成容易破碎的ＴｉＯ２；３）１０００℃氧化后涂层的次表层Ｏ元素含量更高，这是因为涂层表面ＴｉＯ２为多孔结构，氧渗透性高，ＴｉＯ２多孔结构成为Ｏ元素的向内扩散路径，从而恶化涂层的抗氧化性．图８ 涂层试样在空气中氧化１００ｈ后的截面ＥＰＭＡ元素分布图Ｆｉｇ ８ Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｌＥＰＭＡｅｌｅｍｅｎｔａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｉｎａｉｒｆｏｒ１００ｈ 图９为涂层试样在９００℃和１０００℃氧化过程示意图，氧化过程包含氧化反应和扩散反应．在９００℃氧化时，试样表面上的Ａｌ遇到空气中的Ｏ生成Ａｌ２Ｏ３氧化膜，致密的Ａｌ２Ｏ３对Ｏ元素的内５７２第３期 黄宏军，等：ＴｉＡｌ合金电弧喷涂Ａｌ涂层的高温氧化性能Copyright©博看网. All Rights Reserved.扩散和Ｔｉ元素的外扩散具有阻碍作用，进而起到保护基体的效果．此外，基体中的Ｔｉ会向外扩散到次表层与Ａｌ生成ＴｉＡｌ３，涂层中的Ａｌ会扩散到基体与ＴｉＡｌ生成ＴｉＡｌ２．在１０００℃氧化时，由于温度过高而加剧了Ｔｉ元素的外扩散，但因为生成Ａｌ２Ｏ３的吉布斯自由能略低于生成ＴｉＯ２的情况，所以Ａｌ会先被氧化成Ａｌ２Ｏ３，致密的Ａｌ２Ｏ３会阻止大部分Ｏ元素的内扩散，导致只有少部分Ｔｉ被氧化成ＴｉＯ２．随着氧化的进行，Ｔｉ元素和Ａｌ元素会在内层发生互扩散，生成次表层ＴｉＡｌ３和扩散层ＴｉＡｌ２．图９ 涂层试样氧化过程示意图Ｆｉｇ ９ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓ３ 结 论通过以上分析可以得到如下结论：１）采用电弧喷涂工艺在ＴｉＡｌ合金的表面制备了纯Ａｌ涂层，涂层致密均匀、无裂纹，且与ＴｉＡｌ基体界面清晰，Ａｌ涂层与ＴｉＡｌ合金具有良好的结合性能．２）涂层试样经９００℃氧化１００ｈ后，涂层未发生破损、脱落现象，氧化后涂层分为３层，表面氧化膜为Ａｌ２Ｏ３，次表层为ＴｉＡｌ２相，扩散层为ＴｉＡｌ３相；经１０００℃氧化１００ｈ后，涂层同样未出现裂纹、脱落现象，氧化后涂层也分为３层，表面氧化膜为Ａｌ２Ｏ３和少量ＴｉＯ２，次表层为ＴｉＡｌ２相，扩散层为ＴｉＡｌ３相．３）９００℃、１０００℃氧化试验表明，电弧喷涂Ａｌ涂层可使ＴｉＡｌ合金抗高温氧化性能得到提升．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］汤守巧，曲寿江，冯艾寒，等．ＴｉＡｌ基合金高温抗氧化研究进展［Ｊ］．稀有金属，２０１７，４１（１）：８１－９３．（ＴＡＮＧＳｈｏｕ ｑｉａｏ，ＱＵＳｈｏｕ ｊｉａｎｇ，ＦＥＮＧＡｉ ｈａｎ，ｅｔａｌ．ＲｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＴｉＡｌ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｒｅＭｅｔａｌｓ，２０１７，４１（１）：８１－９３．）［２］党薇，李宏林，董贵荣，等．ＴｉＡｌ合金高温抗氧化表面防护技术［Ｊ］．表面工程与再制造，２０１９，１９（增刊１）：３４－３８．（ＤＡＮＧＷｅｉ，ＬＩＨｏｎｇ ｌｉｎ，ＤＯＮＧＧｕｉ ｒｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ａｎｔｉ ｏｘｉｄａｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＴｉＡｌａｌｌｏｙａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２０１９，１９（Ｓｕｐ１）：３４－３８．）［３］贾平平．ＴｉＡｌ Ｎｂ基合金高温抗氧化研究进展［Ｊ］．表面技术，２０１８，４７（３）：２２４－２３０．（ＪＩＡＰｉｎｇ ｐｉｎｇ．Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＴｉＡｌ Ｎｂｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８，４７（３）：２２４－２３０．）［４］朱春雷，李胜，张继，等．ＴｉＡｌ合金增压器涡轮的耐久性试验研究［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２０２０，４９（３）：９８０－９８４．（ＺＨＵＣｈｕｎ ｌｅｉ，ＬＩＳｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉ，ｅｔａｌ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｅｎｄｕｒａｎｃｅｆｏｒｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒｗｈｅｅｌｏｆＴｉＡｌｂａｓｅｄａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＲａｒｅＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，４９（３）：９８０－９８４．）［５］ＷｕＬＫ，ＷｕＷＹ，ＳｏｎｇＪＬ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｏｒγ ＴｉＡｌａｌｌｏｙｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｅｄＳｉＯ２ｆｉｌｍ［Ｊ］．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８，１４０：３８８－４０１．［６］王少青，谢发勤，吴向清，等．ＴｉＡｌ合金表面阴极微弧沉积Ａｌ２Ｏ３陶瓷涂层的生长过程与相组成［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２０１９，４８（１２）：３８８３－３８８８．（ＷＡＮＧＳｈａｏ ｑｉｎｇ，ＸＩＥＦａ ｑｉｎ，ＷＵＸｉａｎｇ ｑｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＡｌ２Ｏ３ｃｅｒａｍｉｃｃｏａｔｉｎｇｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｏｎＴｉＡｌａｌｌｏｙｖｉａｃａｔｈｏｄｉｃｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＲａｒｅＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，４８（１２）：３８８３－３８８８．）［７］李东旭，李广，卢刚，等．添加Ｂ对高Ｎｂ ＴｉＡｌ合金高温抗氧化性的影响［Ｊ］．材料与冶金学报，２０２０，１９（４）：２９３－２９９．（ＬＩＤｏｎｇ ｘｕ，ＬＩＧｕａｎｇ，ＬＵＧａｎｇ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＢａｄｄｉｔｉｏｎｏｎｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｈｉｇｈ Ｎｂ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＴｉＡｌａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａ ｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，２０２０，１９（４）：２９３－２９９．）［８］宫声凯，尚勇，张继，等．我国典型金属间化合物基高温结构材料的研究进展与应用［Ｊ］．金属学报，２０１９，５５（９）：１０６７－１０７６．（ＧＯＮＧＳｈｅｎｇ ｋａｉ，ＳＨＡＮＧＹｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｙｐｉｃａｌｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｓ ｂａｓｅｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１９，５５（９）：１０６７－１０７６．）［９］王丽杰．硅钇钽双掺杂对γ ＴｉＡｌ基合金抗氧化性和延性的影响［Ｄ］．天津：中国民航大学，２０１９．（ＷＡＮＧＬｉ ｊｉｅ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｎｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｕｃｔｉｌｉｔｙｏｆＳｉＹＴａＣｏ ｄｏｐｅｄγ ＴｉＡｌａｌｌｏｙｓ［Ｄ］．Ｔｉａｎｊｉｎ：ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，２０１９．）６７２沈 阳 工 业 大 学 学 报 第４５卷Copyright ©博看网. 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