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TC4钛合金微弧氧化膜层高温氧化性能研究

2021-01-07郝国栋罗丽妍苏爽月邵长斌尹龙承贾相华郝春丽

钛工业进展 2020年6期

郝国栋,罗丽妍,苏爽月,邵长斌,尹龙承,贾相华,郝春丽

(牡丹江师范学院,黑龙江 牡丹江 157012)

钛合金以其质轻、耐蚀及比强度高等优点,被广泛地应用于航空航天、医疗、石油化工、武器装备等领域[1-4]。由于钛金属易发生高温氧化反应,限制了其在高温环境下的应用[5,6]。通过微弧氧化(MAO)技术可在钛合金表面原位生长一层陶瓷膜层[7, 8],因膜层各种性能优良[9,10],与基体间的结合强度高,在一定程度上提高了钛合金的抗氧化性,延长了其在高温条件下的服役时间[11, 12]。微弧氧化技术工艺流程简单、高效、成本低且环保,是一种提高钛合金抗氧化性能的较好方法[13]。

国内外学者针对钛合金微弧氧化涂层的抗高温氧化性进行了大量研究。解念锁等[14]采用直流稳压电源,在Na2SiO3和Na3PO4电解液体系中对TC4钛合金进行了微弧氧化处理。研究发现,经过微弧氧化处理后,TC4钛合金的抗高温氧化性能明显提高;随着微弧氧化电压的增加和时间的延长,膜层试样在高温下的氧化增重量不断增加。Li等[15]利用微弧氧化在TC4钛合金表面制备了ZrO2复合陶瓷膜层,并在700 ℃高温氧化20 h后,增重量仅为0.0506 mg/cm2;ZrO2复合陶瓷膜层的抗热震性能好,抗氧化性能较基体合金明显改善。陈泉志等[16]研究了TC4钛合金表面制备的微弧氧化陶瓷膜层在高温氧化时所经历的3个过程,分别是Al2TiO5分解、合金基体氧化和膜层表面形貌的变化。郝建民等[17]对钛合金微弧氧化试样进行了高温循环氧化研究。结果发现,经过微弧氧化处理后钛合金的抗高温氧化性能提高,这是由于膜层中的SiO2能有效抑制钛合金表面形成的氧化膜层在高温下分解。……

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