第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

97 / 2020-09-17 11:28:01

阴极等离子电解沉积制备改性Al2O3涂层的组织结构与高温抗氧化性能研究

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阴极等离子电解沉积（CPED）技术制备绝缘性Al₂O₃涂层时由于其介电特性而具有较多孔隙，不利于涂层的高温抗氧化性能。本研究采用在电解液中添加甘油，在TC4合金基体上采用CPED制备了改性Al₂O₃涂层，通过在涂层中引入碳（C）以改善涂层的电学特性，降低涂层孔隙率，实现对基体更好的高温抗氧化防护。通过SEM、EDS、XRD和XPS对不同甘油添加量的涂层进行了表征分析，并研究了不同样品在700℃的高温氧化动力学行为。研究表明，电解液中添加甘油实现了C在Al₂O₃中的引入，从而引起Al₂O₃晶面衍射峰、O1s和Al2p结合能的峰位偏移。采用第一性原理计算表明，C的引入能有效降低Al₂O₃的禁带宽度，提高涂层的电导率。引入C后涂层的孔隙率降低，抗高温氧化性能提高，但过高的甘油添加量会对涂层的抗高温氧化性能产生不利影响。样品在高温氧化后产生了基体（TC4）-氧化层（TiO₂）-扩散层（Al₂TiO₅）-涂层（Al₂O₃）的结构，涂层中的氧渗透方式决定了涂层的高温抗氧化特性。