TiBw-TC4復合材料等離子噴涂CoCrAlYTaSi-TiB2抗氧化涂層研究.pdf

1、國內圖書分類號：TG454學校代碼：10213國際圖書分類號：621.791密級：公開工學碩士學位論文工學碩士學位論文TiBwTC4復合材料等離子噴涂CoCrAlYTaSiTiB2抗氧化涂層研究碩士研究生：戎旭東導師：黃陸軍教授申請學位：工學碩士學科：材料學所在單位：材料科學與工程學院答辯日期：2016年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文I摘要鈦基復合材料具有比強度高、比剛度高等特點，作為結構材料廣泛應用于航

2、空航天等領域。然而由于鈦合金及鈦基復合材料化學活性較高，當使用溫度超過600℃時極易被腐蝕和氧化。本文為了提高鈦基復合材料高溫抗氧化性能及使用溫度，通過大氣等離子噴涂的方式在網狀結構TiBwTC4復合材料表面噴涂CoCrAlYTaSiTiB2復合粉末。本文首先優(yōu)化了等離子噴涂工藝，對涂層表面及側截面組織形貌、界面結合強度及涂層表面氣孔率進行了表征。分別在700℃、800℃及900℃下對基材及涂層進行了高溫氧化試驗，對其氧化動力學曲線進行

3、擬合并計算了氧化速率。最后對氧化后涂層及基材進行了物相分析及組織成分分析，結果表明涂層的存在可以有效提高基材抗氧化性能。以涂層基材界面結合強度及涂層氣孔率為技術指標，對等離子噴涂優(yōu)化工藝進行優(yōu)化，優(yōu)化后的噴涂功率為27.5~33kW，噴涂距離為90~130mm，涂層厚度應小于250μm。通過加入TiB2陶瓷相制備CoCrAlYTaSiTiB2混合粉末可以有效提高界面結合強度，并降低涂層表面氣孔率至4.67%。依據TC4合金與TiB耐蝕性

4、不同，選擇腐蝕粗化表面的方法，腐蝕時間控制在15~20s之間，經腐蝕可以在網狀結構TiBwTC4復合材料表面獲得裸露的TiB晶須，其尺寸約為3μm，直徑約為0.8μm。經等離子噴涂后，涂層基材界面結合強度約為26.85MPa。因此針對網狀結構鈦基復合材料，采用腐蝕工藝代替?zhèn)鹘y的噴砂工藝，同樣可以起到粗化基材表面的作用。對涂層進行組織形貌分析可知，涂層內部存在四類典型的相，分別為γ（Co，Cr）固溶體、富鋁β（Co，Cr）Al相、TaC陶

5、瓷相及Al2O3相。存在三種典型的燒結區(qū)域，分別為固態(tài)燒結區(qū)、液相燒結區(qū)和完全熔化區(qū)。基材分別經700℃、800℃和900℃高溫氧化后，基材表面形成Al2O3、TiO2等氧化物，氧化增重分別達到10.5mgcm2、14.8mgcm2、24.5mgcm2。由氧化動力學分析可知，該溫度下基材始終處于不穩(wěn)態(tài)氧化階段，表面形成的氧化膜不具備保護性。涂層分別經700℃、800℃、900℃氧化100h后，氧化增重分別為2.47mgcm2、4.06m