中国腐蚀与防护学报, 2019, 39(4): 306-312 DOI: 10.11902/1005.4537.2019.028

研究报告

TiAlSiN涂层对γ-TiAl基合金抗高温氧化性能的影响

艾鹏,, 刘礼祥, 李晓罡, 姜文涛

中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 沈阳 110043

Influence of TiAlSiN Coatings on High Temperature Oxidation Resistance of γ-TiAl Based Alloys

AI Peng,, LIU Lixiang, LI Xiaogang, JIANG Wentao

AECC Shenyang Liming Aero Engine Co. , Ltd. , Shenyang 110043, China

通讯作者: 艾鹏,E-mail:aecc_lm@163.com,研究方向为航空发动机防护涂层

收稿日期: 2019-03-08   修回日期: 2019-06-26   网络出版日期: 2019-08-24

Corresponding authors: AI Peng, E-mail:aecc_lm@163.com

Received: 2019-03-08   Revised: 2019-06-26   Online: 2019-08-24

作者简介 About authors

艾鹏,男,1987年生

摘要

采用多弧离子镀的方法在两种γ-TiAl基合金 (Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb,原子分数) 表面制备了TiAlSiN涂层,研究了样品在800 ℃下空气中的循环氧化行为。在800 ℃循环氧化300 h后,γ-TiAl基合金表面都形成了TiO2和Al2O3混合氧化物膜,氧化膜分层;Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金表面氧化膜较厚且剥落严重,而Ti-48Al-2Cr-2Nb合金氧化膜较薄,只发生了轻微剥落。表面施加Al、Si含量不同的TiAlSiN涂层显著降低了TiAl基合金的氧化速率,涂层表面氧化膜主要由TiO2α-Al2O3组成。Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N两种涂层样品表面氧化膜薄而致密,涂层未发生明显退化;Ti0.6Al0.3Si0.1N涂层样品表面氧化膜相对较厚。Al含量较高的Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层抗氧化性能优于Al含量较低的Ti0.6Al0.3Si0.1N涂层的。TiAlSiN涂层与TiAl基合金之间只发生了轻微互扩散。

关键词: γ-TiAl基合金 ; TiAlSiN涂层 ; 高温抗氧化性能 ; 离子镀 ; 互扩散

Abstract

In order to improve high temperature oxidation resistance of γ-TiAl based alloys, TiAlSiN coatings were deposited on two alloys of Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni and Ti-48Al-2Cr-2Nb using arc ion plating, while the cyclic oxidation behavior at 800 ℃ was comparatively assessed for the bare and coated alloys. The tested samples were characterized by means of scanning electron microscopy (SEM) with energy-dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffractometer (XRD). After cyclic oxidation at 800 ℃ for 300 h, the formed oxide scales composed of TiO2 and α-Al2O3 on the bare Ti-48Al-2Cr-2Nb and Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni alloys. The oxide scale formed on the Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni alloy was very thick and spalled seriously, and that on the Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy was thinner and spalled slightly. Application of the TiAlSiN coatings with different Al and Si content significantly decreased the oxidation rate of the bare alloy. After oxidation at 800 ℃ for 300 h, the oxide scales formed the Ti0.5Al0.4Si0.1N and Ti0.5Al0.45Si0.05N coatings were very thin and dense, while that on the Ti0.6Al0.3Si0.1N was thicker. The oxide scales formed on the coatings also composed of TiO2 and α-Al2O3. After oxidation the degradation of Ti0.5Al0.4Si0.1N and Ti0.5Al0.45Si0.05N coatings was not apparent, however, the consumption of the Ti0.6Al0.3Si0.1N coating was obvious. Interdiffusion between the coatings and the γ-TiAl based alloys was very limited. So it can be concluded that the oxidation resistance of the Ti0.5Al0.4Si0.1N and Ti0.5Al0.45Si0.05N coatings is superior to that of the Ti0.6Al0.3Si0.1N coating, and the application of the Ti0.5Al0.4Si0.1N and Ti0.5Al0.45Si0.05N coatings can significantly improve the oxidation resistance of the γ-TiAl-based alloys at 800 ℃.

Keywords: γ-TiAl-based alloy ; TiAlSiN coating ; high temperature oxidation resistance ; ion plating ; interdiffusion

PDF (12653KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

艾鹏, 刘礼祥, 李晓罡, 姜文涛. TiAlSiN涂层对γ-TiAl基合金抗高温氧化性能的影响. 中国腐蚀与防护学报[J], 2019, 39(4): 306-312 DOI:10.11902/1005.4537.2019.028

AI Peng, LIU Lixiang, LI Xiaogang, JIANG Wentao. Influence of TiAlSiN Coatings on High Temperature Oxidation Resistance of γ-TiAl Based Alloys. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2019, 39(4): 306-312 DOI:10.11902/1005.4537.2019.028

γ-TiAl基合金重量轻、强度高,作为结构材料在航空、能源、汽车等行业具有很好的应用前景。但是,当其作为高温结构材料,例如发动机的叶片材料在800 ℃及以上温度使用时,表面会形成较厚的TiO2和Al2O3混合氧化物膜,抗氧化性能明显下降[1]。而且在高温氧化环境中热暴露后,氧在合金表面的固溶导致合金脆性增大[1]。表面预处理或施加防护涂层可显著提高γ-TiAl基合金的抗高温氧化性能[1,2],例如在γ-TiAl基合金表面施加MCrAlY涂层[3,4],TiAlCr涂层[4,5],TiAlN和CrAlN涂层[6,7,8],渗铝[9,10,11]或铝硅[12,13,14,15],以及卤化处理[1,16]等。其中,氮化物涂层不仅具有较好的抗高温氧化性能,还具有较高的硬度,作为γ-TiAl基合金的抗高温腐蚀和磨蚀涂层独具优势[17,18]。但是,到目前为止,关于氮化物涂层对γ-TiAl基合金抗高温氧化性能影响的研究较少。Braun等[8]研究了CrAlYN和CrAlYN+2% (摩尔分数) YN涂层对Ti-45Al-8Nb合金在850和900 ℃空气中循环氧化行为的影响,结果表明施加上述涂层显著降低了基体合金的氧化速率,涂层表面形成了Al2O3和Cr2O3的混合氧化物膜;但在氧化过程中,涂层完全退化,分解为Cr、Cr2N和AlN。由于涂层中的氮向基体合金内扩散,导致合金表面形成较厚的TiN层。Fröhlich等[6]研究TiAlCrYN涂层对Ti-45Al-8Nb合金在900 ℃空气中循环氧化行为影响时也得到类似结果。Moser等[7]研究了CrAlYN涂层对Ti-47Al-2Cr-0.2Si合金在800 ℃空气中恒温氧化行为的影响,认为氧化后涂层表面形成了非常薄的Al2O3和Cr2O3混合氧化物膜,氧化672 h后涂层未发生明显退化。由于涂层中的氮向合金中扩散以及合金中的Ti向外扩散,合金表层形成了7 μm厚的半球形的富Ti和N的扩散区。此外,热暴露后施加CrAlYN涂层的TiAl合金的力学性能明显优于未施加涂层的TiAl合金的。从上述研究结果可知,高温下氮化物涂层中N易向γ-TiAl基合金中扩散,致使涂层退化分解,同时合金表层形成氮化物层,氮化物涂层的抗氧化性能降低。抑制涂层中N向γ-TiAl基材的扩散,促进生长缓慢的保护性氧化膜形成,可提高氮化物涂层的抗高温氧化性能。Al是对高温抗氧化性能有益的元素,适当提高氮化物涂层中Al含量可在不损害涂层力学性能的同时提高其抗氧化性能,Si不仅对抗氧化性能有益,而且对N向Ti中的扩散有抑制作用[19]。本文通过扫描电镜 (SEM) 观察结合X射线衍射 (XRD) 分析,研究了Al、Si含量不同的TiAlSiN涂层对γ-TiAl基合金800 ℃下空气中高温氧化行为的影响。

1 实验方法

基体合金采用两种γ-TiAl基合金,名义成分 (原子分数) 分别为Ti-48Al-2Cr-2Nb以及Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni。将上述合金的棒材线切割成15 mm×10 mm×2 mm的样品,经研磨、抛光后在酒精和丙酮的混合溶液中超声清洗,吹干后待用。

选用3种成分的TiAlSi靶材,分别为Ti-30Al-10Si (原子分数)、Ti-40Al-10Si和Ti-45Al-5Si,用DH-4型多弧离子镀设备沉积TiAlSiN涂层。涂层沉积过程如下:使用纯Ti靶 (纯度大于99.9%,质量分数) 和TiAlSi靶材,TiAl样品悬挂于正对纯Ti靶的样品架上自转,当真空室温度加热到200 ℃、本底真空达6.0×10-3 Pa后,通入氩气,施加-800 V偏压轰击基体3 min,以去除表面的污物。然后通入氮气,沉积TiN底层,以提高TiAlSiN涂层与TiAl基材的结合力。TiN层的沉积工艺参数为:弧电流70 A,N2压强2.0 Pa,偏压-600 V,占空比20%,沉积时间10 min。关闭Ti靶弧电流,将样品架转至正对TiAlSi靶,沉积TiAlSiN涂层,具体工艺参数为:弧电流70 A,N2压强2.0 Pa,偏压-450 V,占空比20%,沉积时间110 min。

在循环氧化装置上进行800 ℃下空气中的循环氧化实验,炉内保温1 h、炉外空冷15 min为一个循环,每25次循环后用电子天平 (精度为10-5 g) 称量样品重量。

氧化后的合金和涂层样品用带有能谱仪 (EDS) 的FEI Inspect F型SEM观察表面和截面形貌,用X'pert PRO型 XRD仪分析相组成。

2 实验结果

2.1 沉积态TiAlSiN涂层的显微结构

图1为代表性的沉积态TiAlSiN涂层的表面和截面形貌。可见,涂层虽然表面熔滴较多,但很致密,涂层厚度约12 μm;在TiAlSiN涂层和TiAl基材之间明显可见一较薄TiN层,厚度约1 μm。XRD分析表明 (图2),TiAlSiN涂层为立方TiN结构,衍射峰相对于TiN向高角度偏移,说明Al、Si可能替代Ti固溶于TiN晶格中,导致晶格常数变小。表1为涂层成分的EDS分析结果,可见沉积态涂层成分和靶材的名义成分相差不大。

图1

图1   沉积态Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层的表面和截面形貌

Fig.1   Surface (a) and cross-sectional (b) morphologies of as-deposited Ti0.5Al0.4Si0.1N coating


图2

图2   沉积态TiAlSiN涂层的XRD谱

Fig.2   XRD patterns of three as-deposited TiAlSiN coatings (a: Ti0.6Al0.3Si0.1N, b: Ti0.5Al0.45Si0.05N, c: Ti0.5Al0.4Si0.1N)


表1   涂层成分的EDS分析结果

Table 1  Chemical compositions of as-deposited coatings by EDS (atomic fraction / %)

CoatingTiAlSi
Ti0.5Al0.45Si0.05N26.8622.922.44
Ti0.5Al0.4Si0.1N25.1320.324.71
Ti0.6Al0.3Si0.1N33.7216.113.03

新窗口打开| 下载CSV


2.2 Al、Si含量对TiAlSiN涂层抗氧化性能的影响

图3为Ti-48Al-2Cr-2Nb基体上3种不同成分TiAlSiN涂层在800 ℃下的循环氧化动力学曲线。可见,Ti0.6Al0.3Si0.1N涂层的氧化增重相对较大,Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层的氧化增重都较小,二者氧化增重相差不大。图4为3种涂层样品在800 ℃下循环氧化300 h后的表面和截面SEM形貌。图5为3种涂层样品在800 ℃下循环氧化300 h后的XRD谱。可见,Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N两种涂层表面氧化膜薄而致密;XRD分析表明氧化膜主要由TiO2α-Al2O3组成,氧化后涂层的衍射峰依然很强,说明涂层未发生明显退化。Ti0.6Al0.3Si0.1N涂层表面氧化膜也主要由TiO2α-Al2O3组成,氧化后表面形貌已经与沉积态涂层有明显差别,氧化膜较厚,分层,最外层富TiO2,其下为Al2O3,然后为TiO2+Al2O3的混合膜;从XRD分析结果可见,氧化物的衍射峰相对于Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层样品增强。从上述结果可见,在800 ℃,Al含量较高的Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层都表现出优异的抗氧化性能,Al含量较低的Ti0.6Al0.3Si0.1N涂层抗氧化性能相对较差。

图3

图3   TiAlSiN涂层在800 ℃下空气中的循环氧化动力学曲线

Fig.3   Cyclic oxidation kinetics of TiAlSiN coatings at 800 ℃ in air


图4

图4   TiAlSiN涂层在800 ℃下循环氧化300 h后的表面和截面形貌

Fig.4   Surface (a, c, e) and cross-sectional (b, d, f) morphologies of Ti0.5Al0.45Si0.05N (a, b), Ti0.5Al0.4Si0.1N (c, d) and Ti0.6Al0.3Si0.1N (e, f) coatings after cyclic oxidation at 800 ℃ for 300 h


图5

图5   TiAlSiN涂层在800 ℃下循环氧化300 h后的XRD谱

Fig.5   XRD spectra of Ti0.5Al0.45Si0.05N (a), Ti0.5Al0.4Si0.1N (b) and Ti0.6Al0.3Si0.1N (c) coatings after cyclic oxidation at 800 ℃ for 300 h


2.3 TiAlSiN涂层对γ-TiAl基合金抗氧化性能的影响

图6给出了Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金及其沉积Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层后在800 ℃的循环氧化动力学曲线。可见,Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金在100 h以内氧化速率增幅较大;100 h后开始出现连续失重,表明氧化膜剥落严重。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金氧化增重比Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金小得多,在整个氧化期间未出现明显失重,说明表面氧化膜粘附性较好。表面沉积Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层后,两种合金氧化增重明显降低,且氧化动力学曲线无明显差别。

图6

图6   Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金及其沉积Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层后试样在800 ℃的循环氧化动力学曲线

Fig.6   Cyclic oxidation kinetics of bare and coated Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni and Ti-48Al-2Cr-2Nb alloys at 800 ℃


图7和8分别给出了Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在800 ℃循环氧化300 h后的表面和截面形貌以及XRD谱。可见,Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金表面氧化膜主要由TiO2α-Al2O3组成,氧化膜非常厚,分层,而且剥落严重。EDS分析表明,氧化膜最上层为Al2O3和TiO2的混合氧化层,其下为TiO2层,然后为Al2O3和TiO2的混合氧化层。图7b中氧化膜中颜色越深的区域Al2O3含量越高,颜色越浅的区域TiO2含量越高。基体合金表面形成了一层贫Al富Ti层,这是由于Al的选择性氧化导致的。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金表面氧化膜较Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金的薄得多,也分层。EDS和XRD分析结果表明,最上层为TiO2层,其下为Al2O3层,最内层为TiO2和Al2O3的混合氧化物层。该合金氧化膜发生了轻微剥落。Ti-48Al-2Cr-2Nb合金氧化后由于表面氧化膜中形成了较连续的Al2O3层,因此合金的抗氧化性能优于Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金。

图7

图7   Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在800 ℃循环氧化300 h后表面和截面形貌

Fig.7   Surface (a, c) and cross-sectional (b, d) morphologies of Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni (a, b) and Ti-48Al-2Cr-2Nb (c, d) alloys after cyclic oxidation at 800 ℃ for 300 h


图8

图8   Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在800 ℃下循环氧化300 h后的XRD谱

Fig.8   XRD patterns of Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni (a) and Ti-48Al-2Cr-2Nb (b) alloys after cyclic oxidation at 800 ℃ for 300 h


图9给出了Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金沉积Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层后在800 ℃循环氧化300 h后表面和截面形貌。可见,涂层氧化后形貌与Ti-48Al-2Cr-2Nb合金表面同成分涂层氧化后形貌非常相似,表面氧化膜薄而致密;XRD分析表明氧化膜主要由TiO2α-Al2O3组成。仔细观察图4和9可知,氧化过程中TiAlSiN涂层和两种γ-TiAl基合金发生了轻微的互扩散。沉积态TiN底层与基体合金之间的界面非常平直 (图1),氧化后界面轻微起伏。在界面附近合金中都形成了一层白亮层 (见图4和9)。表2给出了图9中各点的EDS分析结果,在TiN底层中检测到少量Al和Si,说明TiAlSiN涂层中的Al和Si向内以及合金中的Al向外发生扩散;紧邻TiN层的合金中 (2所指区域) 检测到N,而且Al含量较低,说明涂层中的N向合金中扩散;白亮层 (3所指区域) 富Ni和Ti;从白亮层开始到合金内部EDS分析未能检测到N,说明Ni和Ti的富集层抑制了N向合金内部的扩散。Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层与Ti-48Al-2Cr-2Nb合金界面附近区域的EDS分析结果显示,白亮层富Cr、Nb、Ti;紧邻TiN层的合金中Al含量较低,含少量N;同样从白亮层开始到合金内部EDS分析未能检测到N,说明Cr、Nb、Ti富集层抑制了N向合金内部的扩散。

图9

图9   沉积Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层的Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金在800 ℃循环氧化300 h后的表面和截面形貌

Fig.9   Surface (a) and cross-sectional (b) morphologies of Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni alloy coated with Ti0.5Al0.4Si0.1N coating after cyclic oxidation at 800 ℃ for 300 h


表2   图9b中各点的EDS分析结果

Table 2  EDS analysis results of the points marked in Fig.9b (atomic fraction / %)

PointAlTiCrVNiSi
18.5548.99---------1.05
219.7352.26------1.07---
331.8862.23---1.514.38---
437.6857.080.712.551.98---
544.6752.610.811.91------
640.6052.291.914.690.51---

新窗口打开| 下载CSV


3 分析与讨论

从本文的研究结果可见,TiAlSiN涂层中的Al含量对涂层的抗高温氧化性能有显著影响,涂层中Al含量越高,氧化膜中α-Al2O3的含量越多,涂层的抗氧化性能越好。在Al含量相差不多的情况下,适当增加涂层中Si含量可提高涂层的抗氧化性能。例如,虽然Ti0.5Al0.4Si0.1N涂层的Al含量比Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层低,但其氧化速率比Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层低,表面氧化膜也更薄些。涂层中添加Si降低氧化速率的原因可能有如下两方面,一是含Si涂层的氧化膜中可能形成非晶SiO2。众所周知,高温下O在SiO2中的扩散非常缓慢。二是很多研究指出,含Si的氮化物涂层可能形成纳米晶/非晶SixN纳米复合结构[20,21],纳米晶界处非晶SixN的存在抑制了元素在涂层中的扩散。

Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的抗高温氧化性能比Ti-46Al-2.5V-1Cr-0.3Ni合金好得多,原因可能是Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中对抗氧化性能有益的Al、Cr含量更高,氧化后氧化膜中形成了较连续的Al2O3富集层 (图7)。

从Moser等[7]的研究结果来看,800 ℃氧化后Cr0.45Al0.53Y0.02N涂层与Ti-47Al-2Cr-2Si合金发生了互扩散,合金表面形成了厚度约7 μm的TiN层,TiN扩散层与Ti-47Al-2Cr-2Si基体之间有一薄的富Al层。Braun等[8]的研究结果表明,850 ℃氧化后CrAlN涂层与Ti-45Al-8Nb-0.2C合金的互扩散也导致了合金表面TiN扩散层和富Al层的形成;而在850和900 ℃氧化后,CrAlN+2% (原子分数) YN涂层与Ti-45Al-8Nb-0.2C合金的互扩散不仅导致合金表面TiN层的形成,在TiN层和合金基材之间还形成了Ti2AlN层,但这时没有形成富Al层。Fröhlich等[6]研究TiAlCrYN涂层对γ-TiAl基合金900 ℃氧化行为的影响时,由于涂层厚度只有2 μm,氧化温度又较高,涂层已完全氧化,合金基体也发生氧化,已观察不到涂层与基体合金间互扩散的情况。Xin等[19]研究TiAlSiN涂层对Ti-6Al-4V合金750 ℃氧化行为影响时认为,涂层中N的内扩散导致钛合金表层TiN的形成,TiN和钛合金基材之间形成了富Al层。上述研究[6,7,8,19]都未观察到Cr、Nb、Si等元素的富集层在扩散区的形成。Braun等[8]指出,TiN扩散层的形成使TiAl合金基材发生Ti的贫化和Al的富集,因此通常在TiN扩散层和基体合金之间会形成富Al层。本研究中,涂层样品在800 ℃氧化后的EDS分析结果表明,TiAl合金基体表层可检测到含量较低的N和Al,并形成了Ni或Cr、Nb等元素的富集层。原因可能在于,本研究中为提高TiAlSiN涂层与TiAl基材的结合性能,在TiAlSiN涂层和TiAl基材之间沉积了厚约1 μm的TiN底层。高温热暴露过程中,由于存在浓度梯度,除了氮化物涂层中的N向TiAl基体中扩散外,TiAlSiN中的Al、Si以及合金基材中的Al等会向TiN层中扩散,合金表层Al浓度降低,生成Ti3Al相,Ni或Cr、Nb等在Ti3Al相中富集,形成Ni或Cr、Nb等元素富集层 (例如图9中3所指白亮层)。Ni或Cr、Nb等富集层并未紧邻TiN底层,二者之间区域 (如图9中2所指区域) Al含量也较低,但固溶了一定量的N (或形成了氮化物),可能N的固溶抑制了Ni或Cr、Nb等在这一层的富集。CrN等的标准生成自由能比TiN的高,Ni甚至不能形成稳定的氮化物,Ni或Cr、Nb等元素富集层形成后可一定程度上阻止N的内扩散。因此,在本研究中,氮化物涂层与合金基材的互扩散非常轻微。下一步将研究更高温度下所制备涂层体系对γ-TiAl基合金高温氧化行为的影响。

从本文结果可见,Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层在800 ℃氧化后表面形成薄而致密、粘附性好的TiO2α-Al2O3混合氧化膜,显著提高了γ-TiAl基合金抗高温氧化性能,而且涂层与基体合金之间的互扩散非常轻微,在γ-TiAl基合金的高温防护方面有很好的应用前景。

4 结论

(1) Al含量较高的Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层在800 ℃抗氧化性能明显优于Al含量较低的Ti0.6Al0.3Si0.1N涂层。

(2) 表面施加Ti0.5Al0.4Si0.1N和Ti0.5Al0.45Si0.05N涂层可显著提高γ-TiAl基合金在800 ℃空气中的抗氧化性能,涂层与基材之间互扩散非常轻微。

/