激光熔覆原位自生Ti-Al-B功能涂层的结构特征及其高温抗氧化性能

摘要

为改善钛合金固有高温抗氧化性较差而影响其在极端环境下长寿命服役的问题，采用激光熔覆原位自生技术在TC4钛合金表面制备了Ti-Al-B功能涂层.通过XRD、OM、SEM、XPS、显微硬度计、管式电阻炉分别表征了涂层的物相组成、金相组织、微观形貌、显微硬度和在800℃下循环氧化120 h后的抗氧化性能.结果表明，涂层与基材形成了良好的冶金结合，涂层由α-Ti、Ti₃Al、TiB、Al₂O₃及少量Ti的氧化物组成.涂层中的Ti主要以Ti和Ti₃Al形式存在，Al主要以Ti₃Al和Al₂O₃形式存在.涂层最高显微硬度达到1 177.5 HV_0.2,是基材的3.27倍.涂层在800℃下循环氧化120 h后的抗氧化性能较TC4钛合金基材提高了10～15倍.涂层高温抗氧化性能得以改善的原因主要归功于B对组织的晶粒细化和涂层表面连续致密氧化膜对空气中氧向涂层内扩散的阻碍作用.激光熔覆原位自生Ti-Al-B功能涂层能显著改善钛合金的高温抗氧化性能.

关键词

激光熔覆原位自生 / 功能涂层 / 钛合金 / 微观组织 / 高温抗氧化性能