TiAl合金表面热障涂层的高温抗氧化性能研究

利用大气等离子喷涂技术(APS)在TiAl合金基体表面制备TiAl_(3)/Al_(2)O_(3)-13TiO_(2)纳米热障涂层。采用SEM、EDS和XRD技术分析纳米热障涂层在氧化前后的微观组织及相组成,并对其在950℃下的抗氧化性能进行测试。结果表明,TiAl合金表面制备TiAl_(3)/Al_(2)O_(3)-13TiO_(2)纳米热障涂层后高温抗氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,950℃高温氧化时,氧化速率常数为3.7×10-3 mg2·cm4/s。在高温氧化过程中,TiAl_(3)粘结层与TiAl合金基体之间发生元素扩散,TiAl合金基体与粘结层之间界面消失。在陶瓷层与粘结层之间形成均匀连续的热生长氧化物层(TGO),在TiAl_(3)粘结层完全降解为TiAl_(2)相和三元Ti-Al-O化合物后,TGO对陶瓷层和粘结层仍具有良好的粘附性,减少氧气向内扩散。陶瓷涂层可以延缓氧原子的大量扩散,同时避免粘结层过度氧化。因此,TiAl_(3)/Al_(2)O_(3)-13TiO_(2)纳米热障涂层能够有效地提高TiAl合金基体的高温抗氧化性。