钛合金表面原位生长含α-Al2O3相高硬度陶瓷膜的研究

在NaAlO2溶液中,采用微等离子氧化法在Ti-6Al-4V合金表面制备出含α-Al2O3相高硬度陶瓷膜。利用显微硬度计分析了膜层的硬度及其分布,用落球冲击法、耐热循环冲击法研究了膜层与基体的界面结合情况,并探讨了在微等离子体氧化过程中电解液浓度和负相/正相电流比(Ic/Ia)对膜层相组成和力学性能的影响规律。结果表明:在浓度较高的铝酸钠溶液中(0.15-0.20mol/L)得到的膜层含有大量α-Al2O3相且随着Ic/Ia比例减小α-Al2O3相的含量增加,此种膜层硬度为1100-1600Hk50g;而在低浓度溶液中(≤0.050mol/L)得到的膜层只含有Al2TiO5和金红石型TiO2,硬度仅为500-850Hk50g。横截面硬度分布:从界面处到膜的表层硬度逐渐增大并在达到最大值后缓慢下降。利用SEM观察了经落球冲击后膜层的表面的状态,发现膜层表面无裂纹及脱落的现象,膜层与基体结合良好。另外,在耐热循环冲击试验中厚度最低的膜层热冲击循环次数最高。