TC4 合金微弧氧化涂層的組織結構與高溫氧化行為研究

趙昕睿，王樹棋，付博達，陸寅松，鄒永純，2，陳國梁，王亞明

(1.哈爾濱工業大學特種陶瓷研究所，黑龍江 哈爾濱 150001；2.哈爾濱工業大學分析測試與計算中心，黑龍江 哈爾濱 150008)

0 前 言

鈦合金具有密度小、強度高、耐蝕性好等優點，已經在航空航天、艦船、汽車、生物醫學、機械、化工等領域獲得廣泛應用[1-3]。但鈦合金作為熱端結構部件在高溫有氧環境中(500 ℃以上)易發生“氧脆”，即氧以較高的擴散速率滲入合金中，并與鈦形成固溶體，表面產生硬且脆的富氧層，造成破壞性氧化[4]，且其耐高溫承載、耐高速氣流沖刷能力較差，因此必須對鈦合金進行有效的熱防護[5]，以降低鈦合金基體的氧化速率，突破其工作溫度極限以保證熱端部件的高溫力學強度。

目前，提高金屬材料高溫服役性能的方法主要分兩種[6]:一是通過合金化改變金屬材料自身的化學成分、相穩定性、組織結構等；二是采用表面涂層技術在材料表面制備具有耐高溫、隔熱、抗氧化、耐燒蝕等優異性能的熱防護涂層，使鈦合金基體處于較低溫度，保證其力學性能，拓展其在高溫防熱部件上的應用。由于表面涂層技術具有可設計性強、材料種類和技術類型選擇空間大等優點，已成為提高鈦合金高溫使用性能的主要方法。常見的表面涂層技術有氣相沉積、離子注入、等離子噴涂、溶膠-凝膠法、激光熔覆及微弧氧化等[7]。其中利用微弧氧化技術可在輕質金屬表面原位生長出強結合高致密的陶瓷涂層，表現出低的熱導率和良好的耐高溫性能[8，9]，因此，在提高鈦合金高溫服役性能方面具有較大的潛力[10]。……