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Al/Cr复合涂层对Ti2AlNb合金抗热腐蚀性能的影响

2020-03-04李阳缪强梁文萍林浩黄朝军赵子龙孙自旺

表面技术 2020年2期

李阳,缪强,梁文萍,林浩,黄朝军,赵子龙,孙自旺

(南京航空航天大学 材料科学与技术学院,南京 211106)

Ti-Al系合金材料凭借其低密度、高比强度、良好的抗氧化性等优点,在航空航天、国防工业等领域应用前景广阔[1-2]。在轻质Ti3Al基合金基础上添加合金元素形成的Ti2AlNb合金,具有更高的高温强度、室温塑韧性和蠕变抗力,成为替代重质镍基合金,提高飞行器推重比和使用性能最有开发潜力的结构材料之一[3-5]。

然而,Ti2AlNb合金抗高温熔盐腐蚀能力较差。在海洋环境中服役时,作为发动机零件材料的Ti2AlNb合金工作温度较高,且燃料中含硫化合物易与周围NaCl反应,形成Na2SO4盐层并沉积在合金表面引发腐蚀失效,使合金各项性能指标和使用寿命大大降低[6]。因此,改善Ti2AlNb合金的耐热腐蚀性,提高其高温持久性和稳定性,是拓宽该合金在航空工业领域应用范围的关键。

在基体材料表面制备具有特殊功用的防护性涂层,能够对材料起到有效的保护作用[7]。现阶段,诸多学者对Ti-Al系合金防护性涂层的研究主要聚焦于它的抗氧化性及耐磨性,而对热腐蚀行为的研究较少。米丰毅等[8]在γ-TiAl表面涂覆搪瓷涂层,在700 ℃高温氧化和热腐蚀环境中,涂层能显著抵抗氧及腐蚀介质的侵入。闫伟等[9]采用电弧离子镀技术制备的Ti-Al-Cr(Si,Y)防护涂层,在纯 Na2SO4及混合硫酸盐中能有效保护Ti60合金基体,提高其抗热腐蚀性能。LI等[10]研究了以 Ti-47Al-2Cr-2Nb为基体的 SiO2-Al2O3-玻璃复合涂层的热腐蚀行为,涂层在腐蚀过程中起到了扩散屏障作用。张可召等[11]采用等离子喷涂技术在TNW700钛合金NiCrAlY粘结层表面制备不同厚度的YSZ热障涂层,在800 ℃混合钠盐中热腐蚀后,腐蚀产物数量较少,涂层表现出优良的耐腐蚀性能。……

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