γ-TiAl合金表面濺射Al-Al2O3復(fù)合涂層的高溫耐磨性能研究.pdf

1、TiAl系合金具有低密度、高比模量、高比強(qiáng)度、良好的抗蠕變能力和抗氧化性能等優(yōu)點(diǎn),這使其成為航空航天和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱結(jié)構(gòu)件極具競(jìng)爭(zhēng)力的結(jié)構(gòu)材料,但是其高溫耐磨性能差,極大的限制了其應(yīng)用范圍。針對(duì)上述問(wèn)題,本文采用射頻濺射和反應(yīng)濺射技術(shù),在γ-TiAl合金表面制備Al/Al2O3復(fù)合涂層,以期能解決其高溫磨損性能差的問(wèn)題。
　　采用L9正交試驗(yàn),得出制備Al/Al2O3復(fù)合涂層的最佳工藝參數(shù):制備純Al層的射頻功率150W,工作氣壓

2、0.3Pa,氬氣流量40sccm,極間距30mm,時(shí)間3h;制備Al2O3陶瓷涂層的射頻功率200W,工作氣壓0.3Pa,氧氬比50∶7,極間距30mm,時(shí)間3h。采用SEM、EDS、XRD分析復(fù)合涂層的顯微組織、化學(xué)成分及相結(jié)構(gòu),研究其表面納米硬度、彈性模量,以及涂層和基體之間的附著力和抗熱震性能。研究Al/Al2O3復(fù)合涂層在不同載荷、轉(zhuǎn)速和溫度下的高溫滑動(dòng)磨損性能,以及不同風(fēng)速、攻角和溫度下的高溫沖蝕磨損性能。
　　在最佳工

3、藝參數(shù)下,γ-TiAl合金表面制備Al/Al2O3復(fù)合涂層的厚度約為20μm,由10μm純Al層和10μm Al2O3陶瓷涂層組成。復(fù)合涂層表面納米硬度和彈性模量分別為15243.076MPa和225.018GPa,是基體的1.5倍和2倍。涂層和基體之間的附著力約為40N,熱震循環(huán)次數(shù)約為50次,兩者結(jié)合良好。高溫滑動(dòng)磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,不同條件下,Al/Al2O3復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)曲線均較基體波動(dòng)小,磨損體積和磨損率均有大幅度下降,明顯