钛合金表面多弧离子镀TiAlN薄膜微观组织结构及性能研究.pdf

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1、第4卷第3期热喷涂技术Vo1．4．No．32012年9月ThermalSprayTechnologySep．，2012钛合金表面多弧离子镀TiA1N薄膜微观组织结构及性能研究袁建鹏，z(1．北京矿冶研究总院，北京100160；2．北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心，北京100160)摘要：采用多弧离子镀技术在TC11钛合金基体上沉积了TiA1N涂层。金相截面组织观察和扫描电镜表面形貌照片显示，制备出的膜层连续、光滑、孑L隙率低、组织致密；X射线衍射分析表明，膜层的相结构中大致含有以下组成相：fi，A1)N、Ti2A1N、Ti。用EDS能谱分析对膜层中的元素含量进行了测定，发现

2、Al元素出现了成分负偏析。性能测试表明，TiA1N膜具有较高的硬度和膜／基结合力。关键词：多弧离子镀；TiA1N涂层；TC11钛合金；微观结构；性能中图分类号：TG174．4文献标识码：A文章编号：1674—7127(2012)03—0084—05DOI10．3969~．issn．1674～7127．2012．03．017MicrostructureandPerformanceResearchofTiAINCoatingsDepositedbyMulti·--arcIonPlatingonTC11TitaniumAlloyYUANJian-peng(1．BeijingGeneralRe

3、searchInstituteofMiningandMetallurgy，Beijing100160；2．BeijingEngineeringTechnologyResearchCenterofSurfaceStrengtheningandRepairingofIndustryparts，Beijing100160)Abstract：TiA1NcoatingwasdepositedonTC11titaniumalloybymulti—arcionplatingtechnique．Throughmetallographoncrosssectionandelectronmicroscope

4、，continuous，smooth，low-porosityandtightfilmscanbeseen．X—raydiffractionanalysis(XRD)showthatthefilmsmainlyhavethefollowingphases：(Ti，A1)N，Ti2A1N，Ti．Finally，theEDSisusedtomeasuretheelementcontentsofTiA1Nfilms．ThecontentofAIintheTiAINfilmwasfoundtobelessthanthatinthetarget．Propertiesexperimentsshow

5、thatTiA1Nfilmshavehighmicro—hardnessandfilm—matrixstrength．Keywords：Multi—arcIonPlating；TiA1Nfilm；TC11titaniumalloy；Microstructure；Properties钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、可焊等与基体粘着性良好、且不会损伤钛合金常规力学性优点，可用于航空航天、舰船、海洋等多个行业。但能的表面改性层。由于钛合金的抗高温氧化性差、耐磨性能差，在使多弧离子镀技术是目前物理气象沉积(PVD)用过程中表面摩擦系数大，易发生粘着等现象，影中应用最广泛的一种，具有膜／基结

6、合力强、膜层响了钛合金使用的安全可靠性_1]。尤其用于航空发致密、可镀材料广泛、绕射性好、沉积温度低等优动机的钛合金机械运转件，常常面临着高温和微动点。用该技术沉积的TiN、TiC薄膜已应用于机械工摩擦的恶劣工况。因此，有必要在此类钛合金工件业、装饰涂层等方面，但这两种涂层在作为钛合金表面制备一层摩擦系数低、高温抗氧化性能优异、机械运转件的表面防护时，存在着高温氧化严重和作者简介：袁建鹏(1979一)，天津市，硕士，工程师．Email：rocyuanjianpeng@126．com第3期袁建鹏，钛合金表面多弧离子镀TiA1N薄膜微观组织结构及性能研究高温下依附在膜表面的其它元素易向膜内

7、扩散从1．2膜层性能测试而导致涂层性能下降的问题，因此难以在高于本研究选用HMV2型维式显微硬度测试仪来550~C的环境下工作。近年来，气相沉积TiA1N涂层测定钛合金基体和TiA1N膜层的显微硬度；通过划由于具有比TiN涂层更高的硬度、耐磨性和抗高温痕法对薄膜与基体之间的结合力进行检测；采用日氧化性等性能，成为钛合金防护膜层材料的重要发立HITACHIS-3500N型扫描电子显微镜(SEM)分展方向，已经引起了人们的极大关注。多弧离子析薄膜的