TC21合金表面Al-Cr涂层的制备及其高温抗氧化性

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1、第47卷第5期2015年10月南京航空航JournalofNanjingUniversityDOI：10．16356／j．1005—2615．2015．05．012天大学ofAeronautics学报&AstronauticsV01．47No．50ct．2015TC21合金表面AI—Cr涂层的制备及其高温抗氧化性刘文梁文萍缪强潘晓扬任蓓蕾(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，211106)摘要：利用双辉等离子渗金属技术和多弧离子镀技术在TC21钛合金表面制备了Al—Cr复合涂层，并于750，850，950℃下进行了抗高温氧化性能研究。结果表明：Al—cr涂层分为

2、纯Al层、AiCr舍金层、纯Cr层及扩散层，厚度约为48”m，涂层连续致密、无贯穿性裂纹，并且与基体结合紧密。氧化过程中，Al—Cr涂层表面能形成致密的A1。0。氧化层，阻止0元素向内扩散侵蚀基体，使涂层具有优异的抗高温氧化性能；Cr的存在既促进了Al的选择性氧化，同时又使得涂层的自修复能力得到增强。Al—Cr复合涂层显著提高了TC21合金的高温抗氧化性。关键词：TC21钛合金；AI—Cr复合涂层；双辉技术；多弧离子镀技术；抗高温氧化性中图分类号：TN958文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)05—0702—06PreparationandOxida

3、tionResistanceofAl_CrCompositeCoatingonTC21AlloySurfaceLiuWen，LiangWenping，MiaoQiang，PanXiaoyang，RenBeilei(CollageofMaterialScienceandTechnology，NanjingUniversityofAeronauticsAstronautics，Nanjing，211106，China)Abstract：A1一CrcompositecoatingofTC21alloyispreparedbythecombinedprocessofmulti

4、—arcionplantinganddouble—glowplasmasurfacealloyingtechnology．Andthehightemperatureoxidationbe—haviorisstudiedat750，850，950℃．TheresultsshowthattheA1一Crcoating，consistedofpureA1lay—er，A1Cralloylayer，pureCrlayeranddiffusionlayer，isabout48tlminthick．Anditisdense，withnocracks，andcombinedwith

5、substratefirmly．Attheprocessofoxidation，adenseA1203layerisformedontheA1一Crcoatingsurface，whichpreventstheinternaldiffusionofOandtheexternaldiffusionofTi，andmakesthecompositecoatingpossessanexcellentprotectionperformance．Crpromotestheforma—tionofdenseA1203andimprovestheself—repairingfunc

6、tionofA1一Crcoating．TheA1一Crcompositecoat—ingsignificantlyincreasestheoxidationresistanceofTC21alloy。Keywords：TC21alloy；A1一Crcoating；double—glowplasma；multi—areionplanting；hightemperatureOXidationresjstance钛及钛合金因其密度低、强度高、耐蚀性好等优点，在航空航天工业领域有着重要的应用。然而，抗热腐蚀性能差、抗高温氧化能力不足严重限制了其应用‘1’⋯。TC21(Ti一6

7、A1—2Zr一2Sn一2Mo一1．5Cr一2Nb)合金是中国在Ti62222S钛合金基础基金项目(BCXJl4收稿日期通信作者上，研制出的具有知识产权的高强韧性损伤容限型钛合金‘4。51。目前TC21合金已被应用在飞机起落架、基体链接件、有温度要求的发动机框架以及机身温度最高的发动机舱隔板材料等‘6】。然而由于TC21合金中抗氧化元素的含量低，若长期使用，：国家自然科学基金面上项目(51474131)资助项目；南京航空航天大学博士学位论文创新与创优基金11)资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目。：201307—05；修订日期：2014—08—1