TC4合金表面双辉等离子渗铬层与铬氧共渗层的制备及性能研究

摘要

TC4 钛合金比强度高、耐蚀性好、生物相容性好，越来越广泛地应用于航空航天、航海和医疗等领域，但在高温下易氧化、耐热腐蚀性能差以及不耐还原性溶液腐蚀等缺点限制了其进一步的应用。为此，本文采用双层辉光等离子渗金属技术在TC4 钛合金表面制备渗铬层与铬氧共渗层，以提高TC4 合金的高温抗氧化性、耐热腐蚀性和耐电化学腐蚀性。
　　 本文采用双辉等离子渗金属技术在TC4 合金表面制备了渗铬层与铬氧共渗层。经过L9(3 4 )正交渗铬试验，得到优化的工艺参数为：源极电压950V，工件电压350V，气压35Pa，极间距12mm，保温时间2h ；铬氧共渗工艺参数选为：源极电压600V，工件电压450V，气压35Pa，极间距12mm，氧气与氩气气压比为1:6，渗铬时间3h，保温时间2h ；利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X 射线衍射仪(XRD)等分析渗层的显微组织、化学成分及相组成，结果表明两种涂层表面都均匀、致密、连续，其中渗铬层由Cr、Ti和Al1+xTi1-x 相组成，铬氧共渗层由Cr、Cr2O3和Cr2Ti 相组成；采用热冲击法和划痕法测试涂层与基体的结合性能，发现两种涂层均与基体结合良好。
　　 系统研究了TC4 表面渗铬层与铬氧共渗层的高温抗氧化性能、耐热腐蚀性能和耐电化学腐蚀性能。800 ℃高温氧化试验表明，在优化工艺条件下制备的渗铬层及铬氧共渗层的高温氧化增重速率均明显小于基体，其主要原因是涂层在高温氧化后生成了组织致密的Cr2O3，有效阻挡了氧的进一步侵入，从而显著提高了基体的高温抗氧化性能。热腐蚀试验结果显示两种涂层腐蚀产物均由Cr2O3、TiO2和(Cr0.88Ti0.12)2O3 相组成，且经腐蚀后的质量都持续增加，表现出良好的耐热腐蚀性。阳极氧化和电化学阻抗测试结果表明，渗铬试样与铬氧共渗试样的耐蚀性较基体均有明显提高。

目录

文摘

英文文摘

论文说声：图表目录

声明

第一章 绪 论

第二章 试验方法

第三章 双辉等离子渗铬层及铬氧共渗层的制备

第四章 双辉等离子渗铬层与铬氧共渗层的组织结构与结合性能

第五章 双辉等离子渗铬层与铬氧共渗层的高温抗氧化性能

第六章 双辉等离子渗铬层与铬氧共渗层的腐蚀性能

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文