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TiAl合金具有低密度、高强度、高熔点、优良的抗蠕变性能等优点。但是当使用温度超过850℃时,TiAl合金的抗高温氧化性能迅速降低。表面改性技术是提高TiAl合金抗高温氧化性能常用的方法之一。 本文采用微弧氧化技术在TiAl合金表面制备含ZrO2相的复合陶瓷膜层。利用SEM、XRD、EDS等分析方法,研究了微弧氧化电压、时间、电解液锆盐浓度等工艺参数对膜层的相组成和结构的影响;通过循环氧化试验考察了膜层试样在900℃下的高温氧化行为;通过热冲击试验考察了膜层的热震行为。 研究结果表明:本文在 TiAl合金表面制备的膜层主要由 t-ZrO2,m-ZrO2、Al2O3和TiO2组成,t-ZrO2是主晶相。在本文研究范围内,电压和锆盐浓度对膜层的相组成影响不大。微弧氧化处理60 min时,膜层中有新相ZrTiO4和Al2TiO5生成。升高电压和延长时间都会使膜层表面微孔变多,膜厚增厚。所不同的是,升高电压微孔变多而延长时间微孔变少。电压对膜厚的影响是显著性的,而时间延长到一定程度膜厚不再变化。锆盐浓度对膜层微观形貌和厚度影响不大。 膜层试样在900℃下近似符合抛物线型氧化规律,氧化增重较之 TiAl试样降低了70%—90%。膜层在900℃下比较稳定,相组成、表面微观形貌以及截面微观形貌等没有明显变化,对基体有较好的保护作用。微弧氧化电压、时间不是独立地影响膜层的抗高温氧化性能。膜层试样在高温氧化后由表及里形成了微弧氧化膜层/TiO2和Al2O3混合氧化层/富Al2O3层/Ti3Al层/TiAl基体的多层结构。 膜层试样在700℃以上抗热震性能较差。在600℃下具有较好的抗热震性能,在10次热冲击循环后,膜层的物相组成和表面微观形貌均未发生明显变化。