TC11合金表面雙輝等離子滲Zr與Zr-Er共滲的工藝及性能研究.pdf

1、TC11因表面硬度低、耐磨性差以及較高溫度下抗高溫氧化性能不足等缺點，限制其在航空部件中進一步應(yīng)用。針對上述問題，本文采用雙層輝光等離子滲金屬技術(shù)在 TC11合金表面進行滲Zr及Zr-Er共滲制備合金層。首先進行工藝探究，然后分析合金層的成分、組織以及涂層與基體結(jié)合力和顯微硬度，并重點分析了載荷、轉(zhuǎn)速和溫度因素對摩擦磨損性能的影響，不同溫度下抗高溫氧化能力。
　　通過系統(tǒng)研究各工藝參數(shù)對合金層形成的影響，得到滲 Zr最佳工藝參數(shù)為

2、：源極電壓600~650V，陰極電壓450~500V，氣壓30Pa，時間3h，極間距15mm；Zr-Er共滲的最佳工藝參數(shù)為：源極電壓550~600V，陰極電壓400~450V，氣壓35Pa，時間3h，極間距15mm。最佳參數(shù)下的合金層與基體屬冶金結(jié)合，合金元素由表及內(nèi)梯度分布。TC11滲Zr合金層有效厚度約5μm，由Zr和α-Ti固溶體物相組成；Zr-Er共滲合金層的有效厚度可達(dá)10μm，滲層中以Zr、Al3Er和Er2O3等物相為主

3、。顯微硬度和納米壓入測試結(jié)果表明合金層的硬度及抗變形能力高于TC11基體。
　　球盤磨損試驗表明在不同載荷、轉(zhuǎn)速、溫度條件下，滲Zr試樣和Zr-Er共滲試樣耐磨性能明顯優(yōu)于TC11基體，具體體現(xiàn)在合金層的較低摩擦系數(shù)以及磨損體積。
　　高溫氧化100h后，TC11基體的氧化產(chǎn)物以TiO2為主的TiO2與Al2O3混合物，氧化物顆粒粗大，疏松多孔；650℃、750℃下，滲Zr及Zr-Er共滲試樣的氧化產(chǎn)物主要為ZrO2，Er2