钛合金表面耐烧蚀、防冲刷(Ta-W)/Nb涂层体系研究

随着航空航天发动机推重比的不断提高、零部件减重、武器装备轻量化、汽车减重等应用需求的出现，高比强度钛合金在上述领域的应用越来越广泛。但钛合金不耐烧蚀和冲刷特性大大限制了其在高温、高压、高速且具烧蚀、冲刷及热震性气氛环境中的应用。本项目拟利用多弧离子镀技术在钛合金表面制备(Ta-10wt.%W)/Nb涂层体系以提高其耐烧蚀、防冲刷性能。..利用XRD、OM、SEM、TEM、EPMA、硬度检测、划痕试验、激光脉冲加热试验，结合热力学、动力学计算、元素扩散理论及"热机械失效"模型，研究涂层组织结构对其性能的影响规律以获得多弧离子镀（Ta-10wt.%)W/Nb涂层体系最佳工艺参数，探索涂层晶体学特征和界面状态，研究涂层体系界面反应及元素扩散机制，建立涂层体系热震破坏模型，揭示其失效机理，为钛合金的工程应用提供理论和实践指导。

随着航空航天发动机推重比的不断提高、零部件减重、武器装备轻量化、汽车减重等应用需求的出现，高比强度钛合金在上述领域的应用越来越广泛。但钛合金不耐烧蚀和冲刷特性大大限制了其在高温、高压、高速且具烧蚀、冲刷及热震性气氛环境中的应用。本项目拟利用多弧离子镀技术在钛合金表面制备(Ta-10wt.%W)涂层体系以提高其耐烧蚀、防冲刷性能。. 本项目利用多弧离子镀方法在不引入Nb过渡层的情况下在纯钛和钛合金表面成功制备了高α-Ta含量Ta-(10 wt.％)W涂层。涂层由细小 (≤ 50 nm)颗粒堆积而成的100-250 nm等轴晶组成，涂层连续，均匀，致密，与基体结合紧密。涂层硬度为14.4~15 GPa与基体结合强度的临界载荷为58.5 N，并具有良好的塑性，可满足工程应用。同时对钛合金/Ta-(10 wt.％)W涂层体系纯热暴露条件下的热稳定性、高温大气环境下循环氧化行为及大气环境激光脉冲加热后体系的破坏行为进行了研究，发现Ta-(10 wt.％)W涂层具备良好的热稳定性，可明显提高钛合金的抗循环氧化性能并具备良好的抗热震性能。研究结果可为Ta-W涂层体系在高温、高压、高速烧蚀气氛中的的工程提供理论依据和实践指导。