硫酸-磷酸脉冲阳极化对TC4钛合金力学性能的影响

摘要

[目的]研究硫酸-磷酸脉冲阳极氧化膜厚度对TC4钛合金力学性能的影响。[方法]以退火态TC4钛合金为基材，依据航空行业标准HB/Z 347–2002《钛及钛合金阳极氧化工艺及质量检验》制备了厚度为2～3μm和8～10μm的阳极氧化膜层，通过扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(LCM)分析了膜层的形貌和表面粗糙度，对比了不同厚度膜层与TC4钛合金基材的显微硬度、耐磨性、拉伸性能及疲劳性能。[结果]随着膜层厚度增大，氧化膜表面孔洞减小，显微硬度和表面粗糙度增大，并且厚膜试样的耐磨性显著优于薄膜试样和空白基材；两种厚度膜层对TC4钛合金拉伸性能的影响都较小，但对疲劳性能的影响显著，其中8～10μm膜层试样的中值疲劳寿命较基材下降45%，主要归因于膜层内应力累积导致的微裂纹及膜/基界面孔洞。[结论]硫酸-磷酸脉冲阳极氧化工艺可显著提升TC4钛合金的硬度和耐磨性，但厚膜层会因应力集中问题严重损害疲劳性能，实际应用中需权衡膜层厚度与服役条件。

关键词

钛合金 / 脉冲阳极氧化 / 膜层厚度 / 力学性能 / 耐磨性 / 疲劳性能