电解液中水含量对阳极氟化钛铝合金抗高温氧化行为的影响
伍廉奎^*，郭积坚，孙擎擎，曹发和
中山大学，材料学院，深圳，518107

TiAl基合金因其具备低密度以及高比屈服强度和抗蠕变性等特点，被广泛应用于航空航天，汽车和能源工业中。然而，在高温条件下，非保护性氧化皮的形成限制了其进一步应用发展。高温防护涂层技术能够在不显著影响基体材料力学性能的前提下有效提高其抗高温氧化能力。但由于涂层与基体之间结合力较差，易发生相互扩散，涂层易脱落现象，减少高温防护涂层的服役时间。因此采用更为有效的处理方式来提高TiAl合金在高温下的抗氧化性显得尤为重要。
前期研究中我们提出在含氟电解液中采用阳极氧化技术在TiAl合金表面制备致密、富铝含氟的阳极氧化膜以提高其抗高温氧化性能。然而，电解液中水含量对阳极氧化膜组成和结构具有重要影响，进而影响合金的高温服役性能。为此，我们研究了电解液中水含量对阳极氟化钛铝合金表面阳极氧化膜组成、结构及抗高温氧化行为的影响。不含水的电解液中阳极氧化膜的生成主要依赖于基体表面自然吸附的氧，形成的阳极氧化膜含有机化合物。然而，高温氧化过程中有机物与氟化改性层中TiF₄挥发，导致局部氧分压较高，最终形成混合氧化物并破坏保护性Al₂O₃层。而在电解液中添加少量水将取代有机物为阳极氧化过程提供氧来源，从而形成不含有机物的含氟氧化膜。在高温服役过程中，TiF₄蒸发，AlF₃氧化形成完整致密的Al₂O₃保护层。然而，水含量的增加也促进了NH₄F的溶解，强化了电解液对阳极氧化膜的侵蚀效果，体系水含量超过40%时合金表面粗糙度明显降低。在高温服役过程中，由于TiF₄挥发，AlF₃在氟化效应作用下，以氧化层中的Al₂O₃作为形核位点形成防护性Al₂O₃保护膜。
参考文献：
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[3] Z.X. Li, H.J. Yan, X.R. Li, X.Z. Meng, R.C. Liu, Q. Jia, L.K. Wu, F.H. Cao, Corrosion Science, 199 (2022) 110200.
通讯作者：伍廉奎，1986年7月出生，博士，教授。E-mail：wulk5@mail.sysu.edu.cn，Te:13735445990，研究方向：金属高温腐蚀防护
 

阳极氧化,抗高温氧化,氟化,钛铝合金