TC4鈦合金表面WSi2/W5Si3復合涂層制備及性能研究

吳 龍，馬 捷,魏建忠，李洪義

(北京工業大學, 北京 100124)

鈦合金具有比強度高、彈性模量低、耐腐蝕性能好等優異性能，廣泛應用于航空航天、醫療等領域[1-3]。鈦合金的表面硬度較低，摩擦系數較大，易發生粘著磨損或磨粒磨損，而且涂層附著力差，在高溫氧化條件下極易發生溶氧致脆和表面氧化問題，嚴重影響鈦合金的穩定性能和使用壽命[4-7]。提高鈦合金的耐磨性及高溫抗氧化性成為其在高磨損、高溫工作環境中應用的關鍵。目前運用于鈦合金表面的處理技術主要包括：表面滲氮/碳、熱擴散滲鋁/硅、磁控濺射、化學氣相沉積等[8-10]。采用上述方法對鈦合金表面進行改性處理，可提高表面硬度、耐磨性[11]、高溫抗氧化性[12-14]，但這些方法存在涂層沉積速度慢、厚度較薄，易出現涂層與基體之間結合力較弱，以及所形成的抗氧化涂層種類有限等問題。相關文獻研究表明[15]，提高鈦合金表面耐磨性及高溫抗氧化性的關鍵是在高溫下形成熱穩定Al2O3或SiO2氧化膜，且涂層具備較低的摩擦系數，同時涂層與基體還要有較強的附著力。目前，采用多種方法相結合進行鈦合金表面處理來提高其耐磨性及高溫抗氧化性的研究較少，本研究首先利用磁控濺射法在鈦合金表面制備與基體結合牢固的中間過渡層，進而采用化學氣相沉積法快速制備鎢涂層，最后利用熱擴散滲硅法將鎢涂層原位轉化成抗高溫氧化的硅化物涂層，最終制備出與鈦基體結合牢固、耐磨性好、高溫抗氧化性強的具有良好綜合性能的WSi2/W5Si3復合涂層，以期為提高鈦合金表面耐磨性及高溫抗氧化性提供新的途徑?！?br>